michaela schaller und hans-joachim weigel

Analyse des Sachstands zu Auswirkungenvon Klimaveraumlnderungen auf die deutscheLandwirtschaft und Maszlignahmen zur An-passung

Michaela Schaller und Hans-Joachim Weigel

Sonderheft 316Special Issue

2007

Landbauforschung Voumllkenrode - FAL Agricultural ResearchBundesforschungsanstalt fuumlr Landwirtschaft (FAL)Bundesallee 50 38116 Braunschweig Germany

landbauforschungfalde

Preis Price 16 euro

ISSN 0376-0723ISBN 978-3-86576-041-8

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Analyse des Sachstands zu Auswirkungen vonKlimaveraumlnderungen auf die deutsche Landwirt-schaft und Maszlignahmen zur Anpassung


Endredaktion Stefan Schrader


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Vorwort

Landwirtschaft und Klimawandel stehen in vielfaumlltiger Wechselbeziehung Neben den Beitraumlgen der Landwirtschaft zum Klimawandel durch Freisetzung von klimarelevanten Spurengasen ist die Landshywirtschaft auch vom Klimawandel betroffen bzw muss sich an diesen anpassen Landwirtschaft kann daruumlber hinaus Beitraumlge zur Minderung des Klimawandels leisten Wegen seiner unmittelbaren Abshyhaumlngigkeit von Witterung und Klima gehoumlrt der Agrarsektor prinzipiell zu den sensiblen Bereichen die der Klimawandel in den naumlchsten Jahrzehnten betrifft Die in den letzten Jahren aufgetretene unshygewoumlhnliche Wettervariabilitaumlt einerseits und die immer konkreter werdenden Modell-Projektionen des Klimawandels der Zukunft andererseits haben dazu beigetragen dass sich in juumlngster Zeit die polishytische und wissenschaftliche Aufmerksamkeit mehr auf den Aspekt der moumlglichen Folgen des Klimashywandels fuumlr den Agrarsektor verschoben hat

Immer deutlicher wird dass der fuumlr die naumlchsten Jahrzehnte vorhergesagte Klimawandel nicht mehr aufzuhalten ist Landwirtschaft und laumlndlicher Raum insgesamt muumlssen sich diesem Wandel stellen Dazu muumlssen Szenarien uumlber die moumlglichen bzw wahrscheinlichen Folgen dieses Wandels bekannt sein um entscheiden zu koumlnnen ob und welche Maszlignahmen daraus zur Anpassung zu entwickeln sind Die Bedeutung des Klimawandels auf der globalen Ebene ist dabei ebenso zu bewerten wie moumlgshyliche Ursache-Wirkung-Szenarien auf der regionalen Ebene da diese von den globalen Trends abweishychen koumlnnen

Auch die deutsche Landwirtschaft ist vom Klimawandel betroffen Welche moumlglichen Folgen sich aus dem Klimawandel fuumlr die einheimische Landwirtschaft ergeben koumlnnten und welche Anpassungsmaszligshynahmen bestehen kann aus zahlreichen Prozessuntersuchungen und aus einigen Regionalstudien auf nationaler und internationaler Ebene abgeleitet werden Zu beiden Aspekten ist bisher keine aktuelle Zusammenfassung mit Bezug zur einheimischen Landwirtschaft vorhanden Letztmalig wurde vor ca 15 Jahren (Enquete-Kommission bdquoSchutz der Erdatmosphaumlreldquo 1992-1994) eine Bewertung des Ershykenntnisstandes moumlglicher Klimafolgen fuumlr die deutsche Landwirtschaft vorgenommen Zwischenzeitshylich sind wichtige neue wissenschaftliche Erkenntnisfortschritte erzielt bzw neue Entwicklungen in der Landwirtschaft selbst eingetreten Die vorliegende Studie traumlgt diese neuen Informationen in eishynem Bericht zusammen

Die vorliegende Sachstandsanalyse waumlre nicht zustande gekommen ohne den Beitrag einer Vielzahl von Personen die bereitwillig und mit groszligem Engagement fachliche Hilfe geleistet haben Wissen und Erfahrungen zahlreicher Interviewpartner aus dem wissenschaftlichen und administrativen Beshyreich verschiedener Einrichtungen in Deutschland sowie verschiedener Fachkolleginnen und -kollegen sind in den Bericht eingeflossen Dafuumlr sei an dieser Stelle gedankt Unser Dank gilt auch den Mitarshybeitern des Instituts fuumlr Agraroumlkologie fuumlr den bereichernden fachlichen Austausch und insbesondere Frau Doumlrte Pruumlfert fuumlr die redaktionelle Hilfe sowie dem BMELV fuumlr die Bereitstellung zusaumltzlicher Personalmittel

Prof Dr Hans-Joachim Weigel und Dr Michaela Schaller

Braunschweig Dezember 2007

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort 3 Inhaltsverzeichnis 5 1 Einfuumlhrung 7 11 Hintergrund und Zielsetzung der Studie 7

12 Methodik 8 2 Klima und Klimawandel 8 21 Veraumlnderungen physikalischer und chemischer Klimaelemente 9 22 Globale Klimaentwicklung 13 221 Beobachtungen seit 1900 13 222 Zukunftsszenarien 15 23 Klimaentwicklung in Deutschland 23 231 Beobachtungen seit 1900 23 232 Zukunftsszenarien 26 3 Produktionsbedingungen fuumlr die Landwirtschaft in Deutschland 33 31 Die deutsche Landwirtschaft im europaumlischen und internationalen Kontext 34 32 Naturraumlu mliche Gliederung Deutschlands 35 33 Standort- und Klimaanspruumlche Verbreitung und Ertragsentwicklung der Haupt- und

Sonderkulturen 41 331 Getreide 43 332 Blattfruumlchte 52 333 Gruumlnland 55 334 Sonderkult uren 56 335 Der Hitzesommer 2003 (2006) als Beispiel von Extremwirkungen auf die pflanzliche

Produktion 59 34 Verbreitung und Produktionsniveau der Veredelungswirtschaft 63 35 Interaktionen zwischen Landwirtschaft und Klimawandel 66 351 Landwirtschaft als Quelle von Treibhausgasen 67 352 Beitrag der Landwirtschaft zur Minderung von Treibhausgasemissionen 69 4 Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft 77 41 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf pflanzenphysiologische Prozesse und die

Ertragsleistung der wichtigsten Kulturpflanzen 80 411 Auswirkungen der Temperaturerhoumlhung 81 412 Auswirkungen zunehmender CO2-Konzentrationen in der Atmosphaumlre 88 413 Auswirkungen von troposphaumlrischem Ozon 101 414 Auswirkungen von UV-B-Strahlung 105 415 Auswirkungen von veraumlnderten Niederschlaumlgen einschlieszliglich Starkregenereignissen 106 416 Ko mbinationswirkungen verschiedener Klimaelemente 108 417 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf die Qualitaumlt pflanzlicher Produkte 112 42 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf den Boden bzw im Boden ablaufende

Prozesse 116 43 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf Schadorganismen (Unkraumluter Schaumldlinge

und Krankheiten) 123 431 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf Unkraumluter 123

432 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf Schaumldlinge 126 433 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf Krankheitserreger 131 44 Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen auf Nutztiere 135 441 Gruumlnlandproduktivitaumlt und -management 135 442 Tierhaltung 137 45 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf betriebliche Bewirtschaftungs-

formen wie Bodenbearbeitung und Duumlnge- und Pflanzenschutzmitteleinsatz 142 46 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf die Agrarproduktion in Deutschland 143 461 Regionale Auswirkungen der Klimaveraumlnderung 147 462 Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen auf die wichtigsten landwirtschaftlichen

Produktionszweige in Deutschland 152 47 Auswirkungen auf den laumlndlichen Raum 157 471 Auswirkungen auf die wirtschaftliche Entwicklung von landwirtschaftlichen

Betrieben 158 472 Auswirkungen auf und Interaktionen mit benachbarten Sektoren 158 5 Anpassungsmaszlignahmen der Landwirtschaft an den Klimawandel 162 51 Anpassung des Pflanzenbaus an Klimaveraumlnderungen 163 511 Anpassungsmaszlignahmen von Seiten der landwirtschaftlichen Betriebe 164 512 Anpassungsmaszlignahmen der Pflanzenzuumlchtung 172 52 Anpassung der Nutztierhaltung an Klimaveraumlnderungen 177 53 Anpassungsmaszlignahmen der landwirtschaftlichen Beratung 180 54 Weitere Anpassungsmaszlignahmen 18155 Anpassungsmaszlignahmen auf der Politikebene 183 6 Nationale und Internationale Forschung und Programme bzw Maszlignahmen zum

Thema Klimawandel und Landwirtschaft 185 61 Deutschland 185 62 Europa und sonstiges Ausland 187 7 Offene Fragen und Forschungsbedarf 189 8 Schlussfolgerungen und Ausblick 192 9 Zusammenfassung 193 Literaturverzeichnis 201 Abbildungsverzeichnis 235 Tabellenverzeichnis 236 Abkuumlrzungsverzeichnis 237 Anhaumlnge 242 Interviews bzw Anfragen zu Maszlignahmen in Bezug auf Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen und auf Anpassungen der deutschen Landwirtschaft 242 Teilnahme an Workshops etc zum Thema Klimawandel mit Bezug zur Landwirtschaft 246

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7Einfuumlhrung

1 Einfuumlhrung

11 Hintergrund und Zielsetzung der Studie

Eine der letzten Zusammenstellungen zum Thema Klimawandel und Auswirkungen auf die Landwirtschaft in Deutschland war der Sachstandsbericht der Enquete-Kommission bdquoSchutz der Erdatmosphaumlreldquo des Deutschen Bundestages aus dem Jahr 1994 (Enquete Kommission 1994) Seitshydem sind zahlreiche neue wissenschaftlishyche Erkenntnisse sowohl zum Ausmaszlig der Klimaaumlnderungen als auch zu moumlglichen Auswirkungen auf die Landwirtschaft geshywonnen worden Hinzu kommt dass seit einigen Jahren ein bdquoExtremwetterereignisldquo dem naumlchsten folgt und es dadurch zu eishyner Inflation in der Verwendung von Sushyperlativen kommt

bull Jahrhundertsommer

bull Jahrhundertflut

bull heiszligester Juli (2006) seit Beginn der Temperaturaufzeichnungen sowie

bull waumlrmste 12-Monats-Periode zwishyschen Juni 2006 und Mai 2007 in der die bundesweite Durchschnittsshytemperatur nach Analysen des Potsdamer Instituts fuumlr Klimafolshygenforschung (PIK) mit 11degC drei Grad houmlher als in jedem anderen Zwoumllfmonatszeitraum seit Beginn der Temperaturaufzeichnung 1893 lag

Sollte diese Tendenz anhalten waumlre das ein weiterer Hinweis auf eine dramatische Beschleunigung des Klimawandels Eine

Vielzahl von regionalen nationalen und internationalen Gremien und Tagungen zum Klimawandel und seinen Auswirkunshygen auf Oumlkosysteme und Gesellschaft spiegelt das Interesse sowie die Betroffenshyheit nicht nur von Seiten der Wissenschaft sondern auch der Politik sowie der breiten Oumlffentlichkeit wider In Fachkreisen ist mittlerweile unbestritten dass der so geshynannte bdquoTreibhauseffektldquo das globale Klishyma aufheizt (Latif 2005a) Daruumlber hinaus setzt sich immer mehr die Erkenntnis durch dass der Klimawandel nicht nur droht sondern bereits in vollem Gange ist und dass es nicht mehr nur ausreichen wird Maszlignahmen zur Reduktion von Treibhausgasen zu ergreifen sondern dass man sich bereits heute bzw in naher Zushykunft an das sich veraumlndernde Klima wird anpassen muumlssen (EEA 2005 UBA 2006a BFN 2006 KOM(2007)

Dabei haumlngt die Landwirtschaft neben der Forstwirtschaft wie kaum ein anderer Wirtschaftszweig vom Wetter und vom Klima ab und ist damit unmittelbar vom Klimawandel betroffen Fuumlr Mitteleuropa gab der Extremsommer 2003 einen Vorgeshyschmack darauf wie das Klima in Zukunft aussehen koumlnnte und worauf sich die Landwirtschaft in vielen Regionen der Erde wird einstellen muumlssen So gehen aktuelle Klimaszenarien davon aus dass solch ein heiszliger und trockener Sommer wie 2003 im Jahre 2100 in Zentral- bzw Mitteleuropa mit einer Wahrscheinlichkeit von circa 30 oder gar noch haumlufiger einshytreten koumlnnte (Schaumlr et al 2004 Weisshyheimer und Palmer 2005)

Vor dem Hintergrund dieser Klimaszena-rien einerseits und der Vielzahl von neuen Studien bzw Erkenntnissen der letzten Jahre zu moumlglichen Folgen des Klima-wandels fuumlr die Landwirtschaft auch inMitteleuropa andererseits war es Zielset-zung der vorliegenden Studie den aktuel-len Sachstand uumlber moumlgliche Wirkungen des Klimawandels auf die deutsche Land-wirtschaft sowie uumlber moumlgliche Maszlignah-men zur Anpassung an den Klimawandel zusammenzustellen bzw zu analysierenDabei standen die wichtigsten landwirt-schaftlichen Produktionszweige bzw Pro-dukte im Vordergrund Beruumlcksichtigtwerden neben regionalen Besonderheiten auch Studien aus dem europaumlischen und internationalen Raum mit aumlhnlichen Vor-aussetzungen und Zielsetzungen Weitere Aspekte zum Thema Klimawandel und Landwirtschaft wie vor allem zur Rolleder Landwirtschaft als Quelle von Treib-hausgasen sowie zu den Beitraumlgen der Landwirtschaft zur Minderung klimawirk-samer Spurengase werden nur insoweit behandelt als sie fuumlr den Gesamtkontext Klimawandel und Landwirtschaft von Be-deutung sind

12 Methodik

Der vorliegende Bericht fasst den aktuel-len1 Kenntnisstand zu Klimaveraumlnderun-gen und Auswirkungen auf die (deutsche) Landwirtschaft sowie zu moumlglichen An-passungsmaszlignahmen zusammen Einedetaillierte Sichtung und Zusammenfas-sung der sehr vielfaumlltigen vorwiegend internationalen Originalliteratur zum

1 Stand 092007

Thema Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft konnte dabei nicht erfolgen Vielmehr wird uumlberwiegend auf Uumlbersichtsartikel wie auch auf eine Aus-wahl einschlaumlgiger Artikel der umfangrei-chen Originalliteratur zu den verschiede-nen Aspekten des Klimawandels zuruumlck-gegriffen Ergaumlnzt werden diese Informa-tionsquellen durch Ergebnisse eigenerwissenschaftlicher Arbeiten zum Thema durch den Austausch mit Fachleuten auf Veranstaltungen zum Klimawandel mit Bezug zur Landwirtschaft und durch In-terviews2 mit landwirtschaftlichen Ein-richtungen in ganz Deutschland zu laufen-den bzw geplanten und abgeschlossenen Forschungsarbeiten Projekten und Erfah-rungen sowie Erwartungen bzw Progno-sen fuumlr die Zukunft Ansprechpartner wa-ren neben den zustaumlndigen Ministerien und Landwirtschaftsaumlmtern der einzelnen Bundeslaumlnder auch landwirtschaftlicheForschungseinrichtungen der Universitauml-ten bzw des Bundes und der Laumlnder sowie Landwirtschaftsverbaumlnde und ZuumlchterEine Zusammenstellung der interviewten Institutionen und wesentlicher Gesichts-punkte der Interviews sowie der besuchten Workshops findet sich im Anhang

2 Klima und Klimawandel

Die Klimafolgenforschung hat in den letz-ten Jahren beachtliche Fortschritte ge-macht leistungsstarke Groszligrechner er-moumlglichen mittlerweile die Berechnung komplexer zeitlich und raumlumlich hoch

2 Die Interviews wurden uumlberwiegend im Fruumlhjahr 2006 durchgefuumlhrt so dass Projekte und Forschungs-arbeiten juumlngeren Datums nur zum Teil erfasst wer-den konnten

8 Einfuumlhrung

aufgeloumlster Klimamodelle Waumlhrend vor ein paar Jahren die raumlumliche Aufloumlsung der globalen Klimamodelle noch bei ca 250 x 250 km lag liegen heutzutage regishyonale Klimamodelle mit einer Gitternetzshyweite von 10 x 10 km vor Allerdings koumlnnen die Veraumlnderungen der einzelnen Klimaelemente (su) nur mit unterschiedshylicher Praumlzision berechnet werden So sind Projektionen fuumlr groszligraumlumige Temperashyturveraumlnderungen mit relativ hoher Einshytrittswahrscheinlichkeit moumlglich wohinshygegen Niederschlagsprojektionen auf Grund ihres staumlrker regional ausgepraumlgten Charakters noch groumlszligeren Unsicherheiten unterliegen Noch unsicherer sind die Sishymulationen fuumlr Extremereignisse wie Duumlrshyren oder Stuumlrme etc Eine besondere Beshydeutung haben des Weiteren so genannte Kipppunkte bei deren Uumlberschreitung sich sprunghafte Klimaveraumlnderungen ergeben koumlnnten (zB Schellnhuber 2007) Der fuumlr Nord- und Mitteleuropa wichtigste Kippshypunkt ist das moumlgliche Abbrechen des Golfstromes was eine dramatische Abshykuumlhlung zur Folge haumltte von weltweiter Bedeutung ist ua der Erhalt des Amazoshynasregenwaldes

21 Veraumlnderungen physikalishyscher und chemischer Klimashyelemente

Unter dem Begriff bdquoKlimaldquo versteht man in der Meteorologie den uumlber einen Zeitshyraum von mehreren Jahrzehnten (typischer Weise 30-40 Jahre) durch Mittelwerte und Summen physikalischer Groumlszligen beschrieshybenen Zustand der Erdatmosphaumlre an eishynem bestimmten Ort Neben Mittelwerten sind Extremwerte Variabilitaumlten und

Trends von besonderem Interesse Ausgeshyhend von der Problematik der Vergleichshybarkeit von Klimageschehen bzw Klimashybedingungen hat die World Meteorologishycal Organization (WMO3) so genannte Klimanormalperioden festgelegt Diese umfassen einen fest definierten Referenzshyzeitraum von 30 Jahren Die festgelegten Intervalle sind die schon abgeschlossenen Zeitraumlume von 1931 bis 1960 und 1961 bis 1990 sowie die derzeitige Klimanormalshyperiode von 1991 bis 2020 Viele Szenashyrien der zukuumlnftigen Klimaentwicklung beziehen sich auf das Jahr 2050 bzw 2080 also auf das jeweilige Ende der naumlchsten Klimanormalperioden

Zu den wichtigsten physikalischen Klimashyelementen zaumlhlen ua Lufttemperatur Strahlung Niederschlag Luftfeuchte Sonnenscheindauer Bewoumllkung Luftshydruck und Wind Dazu treten die chemishyschen Klimaelemente dh Klimaeigenshyschaften die durch die stoffliche Zusamshymensetzung der Luft und der Niederschlaumlshyge charakterisiert sind Dabei wird diese Atmosphaumlrenchemie va durch die Konshyzentration an Kohlenstoffdioxid (CO2) bodennahem Ozon (O3) Ammoniak (NH3) Stickoxiden (NOx) fluumlchtigen orshyganischen Substanzen (bdquovolatile organic compoundsldquo VOC) und Schwefeldioxid (SO2) bestimmt (Daumlmmgen und Weigel 1998)

3 Spezialorganisation der Vereinten Nationen fuumlr Meteorologie Hydrologie und damit verbundene Geophysik

Der anthropogene Treibhauseffekt und weitere Ursachen von Klimaveraumlnderun-gen

stoffverbindungen (FCKWs) und Schwe-felhexafluorid (SF6) Das uumlberwiegend natuumlrlich vorkommende bdquoTreibhausgasldquo Wasserdampf traumlgt zwar mit ca 60 am Diese oben genannten Klimaelemente meisten zum Treibhauseffekt bei aller-insbesondere Temperatur und Nieder-dings wird seine Konzentration va durch schlag haben sich seit Beginn der Indust-die Temperatur und nicht durch Emissio-rialisierung zT deutlich veraumlndert Als nen bestimmt Daruumlber hinaus besitzt es Ursache wird vor allem die anthropogene im Gegensatz zu den meisten anderen Erhoumlhung der Konzentration von Stoffen Treibhausgasen (THG) eine kurze Le-in der Atmosphaumlre angesehen die den na-bensdauer (Tabelle 1) Auf Grund des uuml-tuumlrlichen Treibhauseffekt verstaumlrken in-berwiegend langsamen Abbaus der THG dem sie die Waumlrmeausstrahlung in den in der Stratosphaumlre wird sich ihr EinflussWeltraum reduzieren (Abbildung 1) Hier-noch in ferner Zukunft auswirken was die zu zaumlhlen neben Wasserdampf (H2O) in Notwendigkeit zu Anpassungsmaszlignahmen erster Linie Kohlenstoffdioxid (CO2) Me-als komplementaumlre Strategie zur Minde-than (CH4) Lachgas (N2O) Ozon (O3) rung des THG-Ausstoszliges deutlich macht sowie fluorhaltige Chlorkohlenwasser-

Abbildung 1 Schematische Darstellung des Treibhauseffektes Ohne ihn betruumlge die Oberflaumlchentempe-ratur der Erde ca -18degC Aufgrund des Treibhauseffektes betraumlgt die Temperatur dagegen ca + 15degC (Quelle Latif 2005a)


11Klima und Klimawandel

Tabelle 1 Lebensdauer Konzentrationszunahme und das Global Warming Potential (GWP) ausgewaumlhlshyter Treibhausgase (Quelle IPCC 2001a und 2007a)

Treibhausgas Lebensdauer (Jahre)

Vorindustrielle Konzentration

Aktuelle (2005) Konzentration

GWP

CO2 Variabel lt 280 ppm 379 ppm 1 CH4 84-12 ca 715 ppb 1774 ppb 23 N2O 114-120 ca 270 ppb 319 ppb 296 SF6 3200 56 ppt 22200

So hat der Gehalt von CO2 in der Atmoshysphaumlre bei einem jaumlhrlichen Ausstoszlig von mehr als 30 Gigatonnen (IPCC 2007a) von weniger als 280 ppm in vorindustrielshyler Zeit auf mittlerweile ca 385 ppm zushygenommen Der groumlszligte Anteil der globashylen anthropogenen THG-Emissionen geht auf die Nutzung fossiler Brennstoffe zushyruumlck die fuumlr ca 80 der jaumlhrlichen CO2shyEmissionen seit Beginn des 21 Jahrhunshyderts verantwortlich ist (IPCC 2007a) Die verbleibenden ca 20 werden durch landwirtschaftliche Flaumlchennutzung insshybesondere auch Landnutzungsaumlnderungen wie die Rodung tropischer Regenwaumllder verursacht

Dagegen ist die Landwirtschaft zu einem betraumlchtlichen Anteil am Anstieg der Konshyzentrationen von CH4 und N2O (Tabelle 1) beteiligt die zusammen etwa halb so stark zu der Erwaumlrmung beitragen wie CO2

(IPCC 2007a) Innerhalb der EU 25 lag der Beitrag der Landwirtschaft zu den THG-Emissionen 2003 mit 10 (Eurostat-Pressestelle 2005) deutlich unter dem globalen Mittel in Deutschland mit 86 sogar noch darunter (UBA 2005a) Insgeshysamt betrugen in Deutschland die Treibshyhausgasemissionen 2004 ca 980 Millioshynen Tonnen CO2-Aumlquivalente zusammen gesetzt aus ca 89 CO2 5 CH4 und 6 N2O dabei war die Landwirtschaft an den

Emissionen von CH4 zu ca 48 und von N2O zu ca 80 beteiligt (BMELV 2006a) Das Konzept der Kohlenstoff-Aumlquivalente traumlgt der Tatsache Rechnung dass die Gase unterschiedliche Klimawirkshysamkeiten haben das so genannte bdquoglobal warming potentialldquo (GWP Tabelle 1) Bei den FCKWs tritt neben den Treibhausefshyfekt ndash an dem sie in den 80er Jahren zushysammen mit weiteren chemischen Produkshyten wie Halonen uauml zu ca 20 beteiligt waren ndash der Abbau von O3 in der Stratoshysphaumlre Zusaumltzlich scheint der O3-Abbau in der Stratosphaumlre durch die treibhausgasbeshydingte Erwaumlrmung der Troposphaumlre die eine Abkuumlhlung in der Stratosphaumlre nach sich zieht verschaumlrft zu werden (Shindell et al 1998 Kirk-Davidoff et al 1999) Da der Gebrauch von FCKWs seit Inkraftshytreten des Montrealer Protokolls zum Klishymaschutz im Jahre 1989 deutlich ruumlcklaumlushyfig ist deutet sich mittlerweile eine Erhoshylung der stratosphaumlrischen O3-Gehalte4 an (Yang et al 2006)

Als Folge des Abbaus von O3 in der Strashytosphaumlre gelangt mehr energiereiche Strahshylung ndash und zwar in erster Linie UV-Bshy

4 Allerdings werden die uumlberwiegend in der Kuumlhlmitshytelindustrie verwandten Treibstoffe in der Regel durch andere klimawirksame Gase ersetzt wie zB teilhaloshygenierte Fluorkohlenwasserstoffe Auch Brom das die Ozonschicht staumlrker als Fluorverbindungen anshygreift wird weiterhin in Pestiziden in der Landwirtshyschaft eingesetzt

Strahlung ndash auf die Erdoberflaumlche Beson-ders hoch ist die UV-Belastung im antark-tischen Fruumlhjahr in Abhaumlngigkeit von La-ge und Ausdehnung des bdquoOzonlochsldquo Da-bei muss bei einer O3-Abnahme von 1 in etwa mit einem 2igen Anstieg der UV-B-Strahlung gerechnet werden (Esser 1994) Allerdings wird die energiereiche Strahlung noch durch weitere Faktorenbeeinflusst neben dem Einfallswinkel und der Houmlhe uumlber dem Meeresspiegel wirken sich auch atmosphaumlrische Veraumlnderungen aus wie zB durch Wolken Luftver-schmutzung in erster Linie Aerosole und troposphaumlrische O3-Konzentrationen

Im Gegensatz zu den stratosphaumlrischen O3-Konzentrationen haben die troposphauml-rischen O3-Konzentrationen waumlhrend des letzten Jahrhunderts in der Noumlrdlichen Hemisphaumlre um ca 35 zugenommen (IPCC 2001a) Dabei hat sich bei tenden-ziell abnehmenden Spitzenkonzentrationen die Hintergrundbelastung insbesondere in laumlndlichen Gebieten im gleichen Zeitraumverdoppelt bis verdreifacht (Vingarzan 2004) Fuumlr die noumlrdliche Hemisphaumlre liegt der durchschnittliche Hintergrundwert zwischen 20 und 45 ppb (Vingarzan 2004) und Werten zwischen 40 und 75 ppb waumlhrend der Vegetationsperiode von April bis September (Bender und Weigel 2002) Allerdings handelt es sich auf Grund der Vielzahl von Einflussfaktoren nicht um einen einheitlichen Wert zumal die O3-Konzentration auch von der Strah-lungsintensitaumlt und damit der Houmlhe uumlber dem Meeresspiegel abhaumlngt

Dagegen wirken Aerosole Staubpartikel unterschiedlicher Groumlszlige (0001-100 μm)

natuumlrlichen und anthropogenen5 Ursprungs der Erwaumlrmung entgegen da sie das Re-flexionsvermoumlgen von Wolken durch die Bildung vieler winziger Tropfen anstelle weniger groumlszligerer foumlrdern Dieses Phaumlno-men wird auch als bdquoGlobales Dimmenldquo bezeichnet (zB Flannery 2006) So wird zB der Ruumlckgang der globalen Tempera-tur zwischen 1940 und 1970 unter ande-rem auf die hohe Luftverschmutzung va durch SO2 zuruumlckgefuumlhrt Entsprechend berechneten aumlltere Klimamodelle unter der Annahme houmlherer Aerosolkonzentrationen auch noch einen geringeren Temperatur-anstieg (IPCC 1996 Schoumlnwiese 2003) Da Aerosole mit dem Regen ausgewa-schen werden und damit nur eine kurze Verweildauer in der Atmosphaumlre haben wirk(t)en sich Anstrengungen zur Luft-reinhaltung in erster Linie die Reduktion von Schwefelemissionen aus Kraftwerken und sonstigen Verbrennungsprozessen unmittelbar auf die Klimaerwaumlrmung ausAllerdings ist das Ausmaszlig des Effektes der Aerosole auf die Globalstrahlung und insbesondere ihr Einfluss auf das Reflexi-ons- und Niederschlagsverhalten von Wolken noch nicht genau bekannt (Me-non 2004)

Des Weiteren beeinflusst der Mensch auch durch Landnutzungsaumlnderungen va Ent-waldung und Flaumlchenversiegelung aber auch Bewaumlsserung das Klima da sich un-terschiedliche Landoberflaumlchen durch ihre spezifische Strahlungsabsorption bzw -reflexion die so genannte Albedo charak-terisieren Am deutlichsten wird dies inGroszligstaumldten die im Vergleich zum Um-land houmlhere Durchschnitts- und Maximal-

5 Ca 25-50 aller Aerosole



temperaturen aufweisen und ia auch uumlber ein eigenes Niederschlagsregime verfuumlgen Selbst der mittlere jaumlhrliche Anstieg der Nettoprimaumlrproduktion (NPP) von ca 1 uumlber Europa waumlhrend der letzten zwei Jahrzehnte des 20ten Jahrhunderts fuumlhrte zu einem veraumlnderten Reflexionsverhalten der Vegetation und laumlsst sich als so geshynannter bdquoGreeningldquo- Effekt (Lucht et al 2002) von Satelliten aus beobachten (Neshymani et al 2003) Als Ursache treten hier allerdings neben die Aufhebung wachsshytumslimitierender Faktoren durch die Klishymaerwaumlrmung auch die betraumlchtliche Stickstoffdeposition und Wiederaufforsshytung in Teilen Europas

Neben den anthropogen verursachten Klimaveraumlnderungen unterliegt das Klishymasystem natuumlrlichen Schwankungen bedingt durch interne und externe Faktoshyren Allerdings koumlnnen diese Faktoren ohshyne Einbeziehen der anthropogenen Erhoumlshyhung der Treibhausgase nicht den seit der zweiten Haumllfte des zwanzigsten Jahrhunshyderts beobachteten Temperaturanstieg ershyklaumlren Zu den wichtigsten externen Faktoshyren werden periodische Veraumlnderungen in der Sonnenaktivitaumlt sowie hochexplosiver aschereicher Vulkanismus gerechnet So unterliegt die Sonneneinstrahlung Schwankungen die auch mit der Sonnenshyfleckenaktivitaumlt zusammenhaumlngt Gemitshytelt uumlber die letzten 100 Jahre stieg die Solarkonstante6 an und liegt heutzutage um ca 025 houmlher Nach Klimamodellshyberechnungen trug die verstaumlrkte Sonnenshyaktivitaumlt mit ca 02degC im letzten Jahrhunshydert jedoch nur zu einem Drittel zur globashy

6 Bezeichnet die senkrecht auf eine Flaumlche auszligerhalb der Atmosphaumlre treffende Solarstrahlung s = 137 kWm2

len Erwaumlrmung bei (Latif 2005a) Der heftige Ausbruch des Pinatubo im Jahr 1991 brachte nur fuumlr eine kurze Zeit von ca 2 Jahren eine geringfuumlgige Abkuumlhlung von wenigen Zentigraden

Das wohl am besten erforschte Phaumlnomen interner Klimavariabilitaumlt ist das ENSO-Phaumlnomen ndash die so genannte bdquoEl Nintildeo Southern Oscillationldquo ndash die periodisch zu Wetterextremen auf der Suumldhalbkugel fuumlhrt und mittlerweile recht gut vorhergeshysagt werden kann Dagegen sind die Meshychanismen die die Nordatlantische Oszilshylation (NAO) bestimmen noch weitgeshyhend unbekannt Die NAO bestimmt zu einem groszligen Teil die Klimavariabilitaumlt uumlber dem Nordatlantik und Europas Seit einigen Jahrzehnten ist ein Anstieg des NAO-Index7 zu beobachten der staumlrkere und haumlufigere Winterstuumlrme uumlber dem Nordatlantik und mildere und feuchtere Winter in Europa mit sich bringt Bisher ist noch nicht geklaumlrt ob dieser Anstieg natuumlrlichen oder anthropogenen Ursprungs ist wahrscheinlich sind beide Einflussfakshytoren beteiligt (Gillett et al 2003)

22 Globale Klimaentwicklung

221 Beobachtungen seit 1900

Der Beginn der Klimaaufzeichnungen reicht in das Jahr 18568 zuruumlck Eine Reshykonstruktion aumllterer Klimate ermoumlglicht neben Literaturquellen die Auswertung konservierter Klimazeugen wie zB von Baumringen Fossilien und vor allem von

7 Luftdruckdifferenz zwischen Messstationen auf denAzoren und auf Island 8Seit 1901 in Deutschland

Eisbohrkernen die den Verlauf der irdi-schen Temperaturen und die Zusammen-setzung der Atmosphaumlre waumlhrend der ver-gangenen 100 000 Jahre speichern

Die globale Durchschnittstemperatur ist waumlhrend des vergangenen Jahrhunderts um 06 bzw 07degC (plusmn02degC) angestiegen (IPCC 2001a bzw 2007a) wobei sich Europa mit 095degC staumlrker erwaumlrmt hat(EEA 2004) Der Temperaturtrend weist dabei weltweit zwei Perioden staumlrkerer Erwaumlrmung auf zwischen 1910 und 1945 und insbesondere seit 1976 (Abbildung 2) So war die 1990er Dekade die waumlrmste imBeobachtungszeitraum seit 1850 und der Trend setzt sich in den ersten Jahren des 21 Jahrhunderts fort 2005 war das waumlrmste Jahr seit Beginn der Klimaauf-zeichnungen gefolgt von 1998 2002 und 2003

Dabei stieg die Erwaumlrmung im Winter-halbjahr mit durchschnittlich 11degC fuumlr Europa deutlicher an als im Sommer mit 07degC Ferner betrug der Anstieg der Ta-gesminima ca das Doppelte der Tagesma-xima (Walther et al 2002) was eine Ver-ringerung der taumlglichen Temperaturampli-tude nach sich ziehen wuumlrde Allerdings wurde dieser Trend durch die erweiterte Datengrundlage9 des vierten IPCC-Reports nicht bestaumltigt (IPCC 2007a) Die houmlheren Nachttemperaturen werden va durch die Zunahme des absoluten Wasser-dampfes der Bewoumllkung und der Nieder-schlaumlge verursacht Die staumlrkere Erwaumlr-mung waumlhrend der kalten Jahreszeit geht mit einer Reduzierung extrem kalter Tem-

9 Danach scheint die Tagesamplitude der Temperatur in den letzten Jahrzehnten ndash bei starken regionalenAbweichungen ndash weitgehend konstant geblieben zusein

peraturen einher und weltweit einer Ab-nahme der Anzahl von Frosttagen Beson-ders ausgepraumlgt ist die Erwaumlrmung in den mittleren und vor allem in den hohen noumlrdlichen Breiten in denen die Ausdeh-nung von Schnee- und Meereisflaumlchen abnimmt Die hellen Eis- und Schneeflauml-chen werden durch dunkleres Wasser und schneefreies Land ersetzt Damit wird eingroumlszligerer Anteil der Sonneneinstrahlung in Waumlrme verwandelt wodurch die Tempe-ratur weiter ansteigt ndash der so genannte Ei-salbedo-Temperatur-Ruumlckkopplungseffekt

Gleichzeitig hat die Anzahl von Sommer-tagen (T gt 25degC) und Hitzeperioden zuge-nommen wenn auch in einem geringeren Ausmaszlig Die Verringerung der durch-schnittlichen Jahresamplitude der Tempe-ratur laumlsst insgesamt auf eine geringereVariabilitaumlt der globalen interannuellen Temperaturwerte waumlhrend der vergange-nen Dekaden schlieszligen Damit kann die neben der Klimaerwaumlrmung entscheidende Frage nach der Temperaturvariabilitaumlt und nach Extremwerten im globalen Maszligstab bisher dahingehend beantwortet werden dass sich die Temperaturkurve uumlberwie-gend um den Grad der Erwaumlrmung nach rechts verschoben hat wobei die Wahr-scheinlichkeit extrem kalter Temperaturenab- die extrem heiszliger dagegen in gering-fuumlgigerem Ausmaszlig zugenommen hat

In Uumlbereinstimmung mit diesem Trend

minus sind weltweit die Gletscher ndash von we-nigen Ausnahmen abgesehen ndash auf dem Ruumlckzug

minus hat sich die raumlumliche und zeitliche Ausdehnung der Schneedecke auf der noumlrdlichen Halbkugel deutlich verrin-gert



minus zeigt das arktische Eis eine dramatishysche Abnahme (IPCC 2001a)

minus ist der Meeresspiegel im weltweiten Durchschnitt zwischen 10 und 20 cm angestiegen

minus hat sich die Oberflaumlchentemperatur der Ozeane erhoumlht wenn auch in eishynem geringeren Ausmaszlig als die Temshyperatur der Landoberflaumlchen und

minus fuumlhrt die zunehmende CO2shySpeicherung im Meerwasser zu einer Absenkung seines pH-Wertes mit dramatischen Konsequenzen fuumlr zahlshyreiche Meeresbewohner insbesondere fuumlr kalkausscheidende Wirbellose die bei einer fortschreitenden Versaueshyrung der Ozeane nicht mehr in der Lage sein werden ihr Kalkgehaumluse (zB viele Mollusken) oder ihr Kalkshygeruumlst (zB Korallen und Bryozoen) zu bilden (WBGU 2006)

Im Zuge der Industrialisierung haben weltweit insgesamt auch die Niederschlaumlshyge zugenommen die ansteigenden Tempeshyraturen und der houmlhere troposphaumlrische Wasserdampfgehalt beschleunigen den Wasserkreislauf und fuumlhren insbesondere in Regionen mit erhoumlhtem Niederschlag zu vermehrten und extremeren Niedershyschlagsereignissen In anderen Regionen nimmt der Niederschlag dagegen ab bzw Trockenperioden zu wie zB in einigen ohnehin trockenen Regionen (IPCC 2007a Abbildung 3) Im Durchschnitt fuumlhrt dabei eine Temperaturerwaumlrmung um 1degC zu einem Anstieg des Niedershyschlags um 1 (Hadley Centre 2003) Im Gegensatz zu dem relativ gleichmaumlszligigen globalen Temperaturanstieg erfolgt die Veraumlnderung des Niederschlages jedoch

innerhalb einer kleinraumlumigeren Skala So hat zB in Nordeuropa der Niederschlag va im Winter um 10-40 zugenommen wohingegen in Suumldeuropa ca 20 wenishyger Niederschlag fiel Ferner haben in Suumldeuropa Niederschlagsextreme ab- in Nord- und Mitteleuropa dagegen zugeshynommen (EEA 2004)

Gesicherte Aussagen zu Veraumlnderungen weiterer physikalischer Klimaelemente wie z B dem Wind sind auf Grund einer geringeren Datenbasis schwerer zu treffen Die houmlheren Oberflaumlchentemperaturen der Ozeane beguumlnstigen das Entstehen von Hurrikanen ob auch ihre Staumlrke auf Grund der Klimaerwaumlrmung zunimmt wird noch kontrovers diskutiert (Michaels et al 2006 Elsner 2006) Auszligerdem zeigen die Haumlufigkeit und Intensitaumlt sowohl tropishyscher als auch auszligertropischer Zyklone und schwerer Stuumlrme keine klar erkennbashyren Trends sondern Fluktuationen uumlber mehrere Jahrzehnte Daruumlber hinaus hat sich durch den Anstieg der Treibhausgasshykonzentrationen die Atmosphaumlrenchemie veraumlndert (s Kapitel 21)

222 Zukunftsszenarien

Klima ist ein chaotisches System das sich nur schwer vorhersagen laumlsst (Latif 2005b) So hat noch heute die taumlgliche Wettervorhersage nur eine Guumlltigkeit von wenigen Tagen Zur Abschaumltzung kuumlnftishyger Klimaveraumlnderungen wurden vershyschiedene Szenarien mit jeweils untershyschiedlichen Annahmen zur Entwicklung der vom Menschen verursachten Treibshyhausgasemissionen entwickelt

Abbildung 2 Jaumlhrliche Anomalien (Referenzintervall 1961-1990) der global gemittelten bodennahenLufttemperatur 1856-2004 basierend auf direkten Messungen (Land- und Ozeangebiete Saumlulen) 10-jaumlhrige Glaumlttung (schwarze Kurve) und lineare Trends (Quelle Schoumlnwiese und Janoschitz 2005 unterVerwendung von Daten von Jones et al 1999)

Abbildung 3 Beobachtete Veraumlnderungen in den globalen Niederschlagsereignissen einschlieszliglich Stark-regenereignissen bzw Trockenperioden (Quelle IPCC 2007a)

Soziooumlkonomische Randbedingungen fuumlr zukuumlnftige Klimaaumlnderungen

Vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) und der WMO wurde 1988 der bdquoIntergovernmental Panel on Climate Changeldquo (IPCC) dh der bdquoZwi-schenstaatliche Ausschuss fuumlr Klimaaumlnde-rungenldquo ins Leben gerufen Das der Kli-marahmenkonvention der Vereinten Nati-

onen (UNFCCC) beigeordnete Gremium hat die Hauptaufgabe Risiken des Klima-wandels zu beurteilen und Vermeidungs-strategien zu entwickeln und dies in Sta-tusberichten nieder zu legen Der dritteStatusbericht der so genannte bdquoThird As-sessment-Reportldquo (TAR) aus dem Jahr 2001 stellt die momentan noch dominie-rende Basis der politischen und wissen-



schaftlichen Diskussionen uumlber die globale Erwaumlrmung dar Der vierte Bericht (bdquoForth Assessment Reportldquo AR4) wird im Jahr 2007 vorliegen

Den verschiedenen Szenarien kuumlnftiger Klimaveraumlnderungen liegen unterschiedlishyche Randbedingungen ndash die so genannten SRES10-Storylines ndash zugrunde die eine gewisse Bandbreite in der Abschaumltzung von Klimafolgen ermoumlglichen Anstrenshygungen zur Reduzierung der Treibhausshygasemissionen durch Umweltschutz- bzw Klimaschutzmaszlignahmen wie sie zB im Kyoto-Protokoll oder in der Klimarahshymenkonvention der Vereinten Nationen festgeschrieben sind werden in diesen Szenarien nicht beruumlcksichtigt Haupteinshyflussfaktoren sind die Projektionen der zukuumlnftigen Entwicklung der Bevoumllkeshyrung Wirtschaft Technologien und des Energieverbrauches der Landnutzung und des Umweltschutzes

Dabei werden die A-Szenarien durch eine uumlberwiegend oumlkonomische die B-Szenarien dagegen von einer eher sozialen und umweltvertraumlglichen Entwicklung gepraumlgt Die Ziffer 1 steht fuumlr eine globale die Ziffer 2 fuumlr eine eher regionale Ausshyrichtung der zukuumlnftigen globalen Entshywicklung Eine Einschraumlnkung des SRES-Systems ist seine globale Ausrichtung ohshyne Richtlinien fuumlr eine Regionalisierung Daruumlber hinaus hat es einen allgemeinen qualitativen Charakter wahrscheinliche Aumlnderungen einzelner Sektoren wie zB der Landwirtschaft werden nicht erfasst (Rounsevell et al 2005) Im Einzelnen beschreibt das

10 Special Report on Emission Scenarios (Nakićenoshyvić et al 2000)

minus A1 Szenarium eine zukuumlnftige Entshywicklung gepraumlgt durch ein sehr rashysches wirtschaftliches globales Wachstum das sein Maximum in der Mitte des 21sten Jahrhunderts erreicht und dann abnimmt und einer raschen Einfuumlhrung neuer und effizienter Technologien Die Bevoumllkerungszahl erreicht bis Mitte dieses Jahrhunderts ihr Maximum und ist danach ruumlcklaumlushyfig Ein weiterer wichtiger Gesichtsshypunkt ist die substantielle Reduktion regionaler Unterschiede in dem Pro-Kopf-Einkommen durch die Annaumlheshyrung von Regionen und Know-how sowie zunehmende kulturelle und soshyziale Interaktionen Fuumlr die Landwirtshyschaft wird eine Konzentration auf optimale Produktionsstandorte erwarshytet Das A1-Szenarium wird daruumlber hinaus in drei Untergruppen eingeshyteilt die Alternativen des technologishyschen Wandels auf dem Energiesektor aufzeigen

o A1f-Szenarium das uumlberwieshygend auf dem Verbrauch fossishyler Energien beruht

o A1t-Szenarium mit uumlberwieshygend nicht-fossilen Energieshyquellen und

o A1B-Szenarium das einen ausshygewogenen Energiemix vorshyaussetzt unter der Voraussetshyzung dass alle Energiequellen einen aumlhnlichen technologishyschen Fortschritt erfahren

minus A2-Szenarium eine sehr heterogene Welt entscheidendes Kriterium ist das Autarkiebestreben der einzelnen Regionen und das Bewahren lokaler

Identitaumlten Auswirkungen auf den landwirtschaftlichen Sektor ergeben sich durch regionalen Protektionis-mus aus Gruumlnden der nationalen Ver-sorgungssicherheit Die Geburtenra-ten der verschiedenen Regionen glei-chen sich nur sehr langsam an was zu einer kontinuierlich wachsenden Weltbevoumllkerung fuumlhrt Die oumlkonomi-sche Entwicklung erfolgt in erster Li-nie in den Regionen und das Pro-Kopf-Einkommen und der technolo-gische Fortschritt wachsen langsamerund ungleichmaumlszligiger als in den ande-ren Szenarien

minus B1-Szenarium eine homogene Welt mit der gleichen globalen Bevoumllke-rungsentwicklung wie unter A1 skiz-ziert allerdings mit einem raschen Wandel der oumlkonomischen Strukturen hin zu einer Dienstleistungs- und In-formationswirtschaft gekennzeichnet durch eine Verringerung des Ressour-cenverbrauches und die Einfuumlhrung sauberer und effizienter Technolo-gien Der Schwerpunkt liegt in globa-len Loumlsungen fuumlr oumlkonomische sozia-le und oumlkologische Nachhaltigkeit einschlieszliglich verbesserter Chancen-gleichheit allerdings ohne zusaumltzlicheKlimaschutzmaszlignahmen Dement-sprechend wird sich die Produktion landwirtschaftlicher Kulturen wie un-ter A1 auf produktive Standorte kon-zentrieren unter Beibehalten einer ex-tensiven Gruumlnlandnutzung

minus B2-Szenarium eine Weltgemeinschaft mit lokalen Loumlsungen auf oumlkonomi-sche soziale und oumlkologische Fragen Es zeichnet sich durch eine kontinu-

ierlich aber langsamer als unter A2wachsende Weltbevoumllkerung aus ein mittleres Niveau der wirtschaftlichen Entwicklung und ein langsamerer a-ber differenzierterer technologischer Wandel als in den B1- oder A1-Szenarien Waumlhrend das B2-Szenarium sich auch am Umwelt-schutz und der Chancengleichheit ori-entiert liegen die Loumlsungen im loka-len bzw regionalen Bereich Fuumlr die Landwirtschaft wird eine zunehmen-de Extensivierung bzw ein zuneh-mend organischer Anbau sowie eine gesteigerte Produktion von Biomasse erwartet mit insgesamt geringen Aumln-derungen in der Flaumlchennutzung

minus IS 92a-Szenarium eine Entwicklung die weitgehend mit ldquobusiness as usu-alrdquo bezeichnet werden kann Es han-delt sich um ein aumllteres Szenarium das aus Gruumlnden der Vergleichbarkeit aumllterer und neuerer Klimasimulatio-nen weiterhin beruumlcksichtigt wird

Daruumlber hinaus existieren weitere Klima-szenarien die durch groszlige Industrieunter-nehmen wie zB Shell bzw Wirtschafts- oder Energieinstitutionen wie zB die Internationale Energiebehoumlrde (IEA) etc erstellt werden

Fuumlr die Abschaumltzung kuumlnftiger Klimaver-aumlnderungen ist die Verwendung Globaler Zirkulationsmodelle (Global Circulation Model GCM) Standard der heutigen weltweiten Klimaforschung Diese haben in den letzten Jahren beachtliche Fort-schritte gemacht und beziehen zunehmend komplexere Faktoren in die Simulations-berechnungen mit ein (Southworth 2002) Daruumlber hinaus kann die aktuelle Genera-



tion an globalen Zirkulationsmodellen nicht nur die Klimaveraumlnderungen in Beshyzug auf einen definierten Zeitpunkt in der Zukunft ia bei Erreichen der doppelten CO2-Konzentration11 (equilibrium GCM) simulieren sondern auch die progressiven Veraumlnderungen was man als transiente Klimamodelle bezeichnet

Die zwei Hauptkomponenten der so geshynannten gekoppelten GCMs sind im Allshygemeinen ein Atmosphaumlren- und Landshyoberflaumlchenmodell sowie ein Ozeanmoshydell erweitert um die durch die verschieshydenen IPCC-Szenarien vorgegebenen Konzentrationen an Treibhausgasen und ndash in Abhaumlngigkeit vom Modell ndash auch an Aerosolen den Kohlenstoffkreislauf die dynamische Vegetation und die Atmoshysphaumlrenchemie (IPCC 2001a) Der Test von Klimamodellen erfolgt in der Regel in mehreren Stufen zunaumlchst werden die einzelnen Modellkomponenten entwickelt und optimiert in einem zweiten Schritt werden die gekoppelten Modelle in Simushylationen uumlber mehrere Jahrhunderte getesshytet In dem naumlchsten entscheidenden Schritt wird gepruumlft ob das Modell in der Lage ist bei Vorgabe des beobachteten Antriebes ndash Treibhausgase Aerosole Sonneneinstrahlung Vulkaneruptionen etc ndash den beobachteten Klimatrend des 20-sten Jahrhunderts zu reproduzieren

Ein wichtiger Aspekt bei der Modellierung ist die temperaturabhaumlngige und damit reversible Speicherung von ca der Haumllfte der bisherigen CO2-Emissionen in den Ozeanen und der Landoberflaumlche va Boshyden und Vegetation die somit nicht in eine

doppelte CO2-Konzentration (560 ppm) im Vershygleich zum vorindustriellen Wert (280 ppm)

aumlquivalente Temperaturerhoumlhung umgeshysetzt wurde Gleichzeitig wurden auch ca 80 der bisher produzierten Waumlrme in den Ozeanen gespeichert (IPCC 2007a) So gehen juumlngste Klimaszenarien (Clausshysen et al 2006) auf Grund einer geringeshyren CO2-Festlegung bis hin zu einer zushynehmenden CO2-Freisetzung aus Ozeanen und organischem Material mit ansteigenshyder Temperatur von einem wesentlich staumlrkeren Ruumlckkopplungseffekt des Treibshyhauseffektes als aumlltere Szenarien aus Dies koumlnnte dazu fuumlhren dass der Anstieg der globalen Temperaturen um 15 bis 78 nach oben korrigiert werden muss Der hohe CO2-Anstieg in der Atmosphaumlre inshynerhalb der letzten Jahre koumlnnte bereits ein erster Hinweis darauf sein dass die Bioshysphaumlre in Folge der 200203shyTemperaturanomalie weniger CO2 aufshynimmt (Knorr et al 2007)

Auch in Bezug auf ihre raumlumliche Aufloumlshysung wurden die GCMs der weltweit fuumlhshyrenden Klimarechenzentren kontinuierlich weiterentwickelt so dass mittlerweile Aufloumlsungen von weniger als 2deg erreicht werden Dies entspricht einem Gitterabshystand von ca 200 km am Aumlquator und entshysprechend weniger in houmlheren Breiten Das weltweit fuumlhrende globale Klimamoshydell ist wohl das HadCM (4) des bdquoHadley Centersldquo in England (Flannery 2006) Ebenfalls sehr leistungsfaumlhig und renomshymiert sind das amerikanische Modell NCAR CSM des bdquoNational Center for Atshymospheric Researchldquo sowie ECHAM (5) des Max-Planck-Instituts fuumlr Meteorologie in Hamburg gefolgt von dem kanadischen Modell CGM (2) und dem Australischen Modell CSIRO

11

Diese Modelle unterscheiden sich nicht nur in technischen Details wie zB einer unterschiedlichen Aufloumlsung sondern auch in ihren Projektionen insbesondere in Bezug auf Niederschlaumlge und Tempera-turverhalten So reicht die Temperaturer-houmlhung bei Erreichen der doppelten CO2-Konzentration im Vergleich zu vorindus-triellen Werten (equilibrium temperaturefuumlr [CO2] = 560 ppm) zB von 2degC fuumlr das NCAR CSM Modell bis zu 43degC fuumlr das australische in diesem Sinne extremere Modell (Southworth 2002) Diese Unsi-cherheiten in Bezug auf zukuumlnftige Klima-szenarien lassen es empfehlenswert er-scheinen nicht nur verschiedene Emissi-onsszenarien sondern auch verschiedene Klimamodelle fuumlr die Abschaumltzung von Folgen der Klimaerwaumlrmung zu verwen-den

Daruumlber hinaus unterliegt die Analyse von Klimaaumlnderungen mit Hilfe von GCMs weiteren Einschraumlnkungen auf Grund der Schwierigkeiten der Modelle bei der Si-mulation von Wolken und damit auch von Niederschlag Extremereignissen Ozean-stroumlmungen sowie den Interaktionen zwi-schen Vegetation und Boden die haumlufig nicht in den Modellen enthalten sind Fuumlr eine kleinraumlumige Betrachtung insbeson-dere stark gegliederter Landoberflaumlchen ist ihre Aufloumlsung nicht ausreichend und er-fordert die Entwicklung von Regionalmo-dellen Ferner erstellen GCMs keine un-mittelbaren Projektionen von Wetterlagen

Trotz der dargelegten Unsicherheiten gibt es mittlerweile eine weitgehende Uumlberein-stimmung der verschiedenen Modelle be-zuumlglich der Tendenz der projizierten Kli-maveraumlnderungen in ihrer Groumlszligenordnung

unterscheiden sie sich allerdings zT nocherheblich (muumlndliche Mitteilung Jacob Workshop des UBA zu kuumlnftigen Klima-veraumlnderungen 042006) So wird in Ab-haumlngigkeit von dem zugrunde gelegten Emissionsszenarium12 sowie dem ange-wandten Klimamodell bis zum Jahr 2100

minus ein Anstieg der CO2-Konzentration von heute ca 385 ppm auf Werte zwi-schen 540 und 970 ppm bzw ein An-stieg der CO2-Aumlquivalentkonzentration von heute ca 550 ppm auf 650 bis 1215 ppm prognostiziert (IPCC 2001a und 2007a)

minus eine weitere globale Erwaumlrmung um 14 bis 58degC erfolgen in Europa so-gar um 20 bis 63degC (IPCC 2001a)

minus die wahrscheinlichste Temperaturzu-nahme 3degC betragen bei 18degC fuumlr das B1-Szenarium und 40degC fuumlr das A1f1-Szenarium (Abbildung 4)

minus neben der globalen mittleren Tempe-raturerwaumlrmung ndash dem aktuellen Trend entsprechend ndash eine staumlrkere Erwaumlrmung der Landmassen der houml-heren noumlrdlichen Breiten insbesonde-re im Winter erwartet13 waumlhrend sich die Landmassen der Suumldhalbkugel un-terdurchschnittlich erwaumlrmen

12 Waumlhrend fruumlheren Klimasimulationen haumlufig die Szenarien A1 A2 und B2 zugrunde gelegt wurden liegt der Schwerpunkt mittlerweile auf A1B A2 und B113 In den noumlrdlichen Breiten erfolgt die Klimaerwaumlr-mung besonders schnell da durch die Neigung der Erdachse im Sommer die sinkende Albedo bei weni-ger Schnee zu einer extrem verstaumlrkten Aufnahmevon Energie fuumlhrt


Abbildung 4 Prognostizierter globaler Temperaturanstieg entsprechend der verschiedenen Emissionsshyszenarien Die farbigen Nummern geben die Zahl der Simulationslaumlufe an der schattierte Bereich die Standardabweichung vom Mittelwert (durchgezogene Linie) (Quelle IPCC 2007a)


Extremeres Klima AElig Haumlufigkeitsanalyse

Hier gezeigt am Beispiel der Normalverteilung (NV Gauszlig-Verteilung)

Abbildung 5 Schematisierte Darstellung der Zunahme von Temperaturmaxima in Folge des Zusammenshyspiels der Zunahme von Durchschnittstemperaturen und zunehmender Klimavariabilitaumlt (Streuung) (nach IPCC 2001a)

minus weiterhin die Wahrscheinlichkeit fuumlr houmlhere Maximaltemperaturen und mehr heiszlige Tage sowie houmlhere Mini-mumtemperaturen und weniger Frost-tage stark zunehmen

minus Extremwerte der Temperaturmaxima aller Wahrscheinlichkeit nach sowohl infolge des generellen Temperaturan-stieges zunehmen als auch durch die

Zunahme der Temperaturvariabilitaumlt (s Abbildung 5)

Neueste Forschungsergebnisse deuten darshyauf hin dass sich die tatsaumlchliche Entshywicklung wohl eher im oberen Bereich dieser Schaumltzung abspielen wird und auf Grund von positiven Ruumlckkopplungsmeshychanismen gar eine Erwaumlrmung um bis zu 77degC moumlglich ist (Claussen et al 2006) So uumlbersteigt der aktuelle Anstieg der

CO2-Emissionen sogar den in dem A1f1 Zukunftsszenarium prognostizierten be-trug die Zunahme der CO2-Emissionen in den 90er Jahren noch ca 1 pro Jahr so erreichte sie zu Beginn des 21ten Jahrhun-derts bereits uumlber 3 (Spiegel-online220507) Damit erhoumlht sich ua die Ge-fahr dass bei Auftauen der Permafrostbouml-den in noumlrdlichen Breiten gewaltige Men-gen des darin gespeicherten Methans frei-gesetzt werden ndash ein weiterer Kipppunkt des Klimasystems Neben der absoluten Erwaumlrmung ist auch die Geschwindigkeit von entscheidender Bedeutung sollte die Rate mehr als 01-02degC pro Jahrzehnt uuml-berschreiten wird die Anpassungskapazi-taumlt insbesondere sensibler Oumlkosystemeuumlberschritten und die Gefahr chaotischer Reaktionen bzw signifikanter Schaumldensteigt (Hare 2003)

Weitere Klimaveraumlnderungen bis zum En-de des 21 Jahrhunderts basieren auf (IPCC 2007a)

minus der Erhoumlhung der Verdunstung und der Beschleunigung des hydrologi-schen Kreislaufes14 auf Grund des Temperaturanstiegs so nimmt welt-weit die Intensitaumlt der Niederschlaumlge und die damit verbundene Hochwas-sergefahr zu Wahrscheinlich fuumlhrt die Intensivierung des Wasserkreis-laufes bei houmlheren Temperaturen auch zu einer staumlrkeren Wettervariabilitaumlt

minus dabei nimmt in feuchten Klimazonen wie vor allem den Tropen sowie mitt-leren und hohen geographischen Brei-

14 Ua fuumlhrt die Zunahme des Wasserdampfes zueinem verstaumlrkten Wasserdampftransport von denOzeanen zu den Kontinenten und damit einer Zunah-me des Niederschlages uumlber Landgebieten (Latif 2005b)

ten die Niederschlagsmenge eher weiter zu in trockenen Klimazonen in erster Linie den Subtropen dage-gen ab

minus durch die Zunahme der Dauer von Trockenperioden weltweit ndash insbe-sondere im Mittelmeergebiet in Suumld-afrika und Australien ndash vergroumlszligern sich die Gegensaumltze zwischen feuch-ten und trockenen Klimazonen aber auch die Niederschlagsextreme an ei-nem Ort

minus in Mitteleuropa nimmt die Intensitaumlt der Winterstuumlrme zu im Mittelmeer-gebiet die Sturmintensitaumlt dagegen ab

minus durch die Erwaumlrmung des Oberflauml-chenwassers der Ozeane wird aucheine Zunahme der Intensitaumlt von tro-pischen Zyklonen wie Hurrikanen und Taifunen wahrscheinlich

minus durch die Erwaumlrmung nimmt in Euro-pa die winterliche Schneemenge bis Ende des Jahrhunderts um 80-90 ab in den Hochlagen der Alpen und der norwegischen Gebirge um 30-50

minus die Arktis wird durch die ausgepraumlgte Erwaumlrmung bis 2100 im Sommerwahrscheinlich eisfrei sein

minus auf Grund der thermischen Ausdeh-nung der Ozeane steigt der Meeres-spiegel um weitere 30 bis 80 cm an hinzu kommen weitere ca 15 cm durch die Schmelze des Groumlnlandei-ses waumlhrend verstaumlrkter Schneefall in der Antarktis den globalen Meeres-spiegel um ca 5 cm absenkt



Die Beruumlcksichtigung aller SRES Emissishyons-Szenarien ergibt einen Meeresspiegelshyanstieg von bis zu 88 cm nach dem dritten IPCC-Bericht und von 19 bis 37 bzw 26shy59 cm fuumlr das Szenarium nach dem viershyten aktuellen IPCC-Bericht (IPCC 2007a) Allerdings gehen kritische Stimshymen auch davon aus dass der letzte Beshyricht den Meeresspiegelanstieg unterschaumltshyze nach Ansicht von Prof Schellnhuber Direktor des Potsdamer Instituts fuumlr Klishymafolgenforschung ist zB auch ein Anshystieg des Meeresspiegels im Nordseebeshyreich von zwei Metern moumlglich was drashymatische Konsequenzen fuumlr die Kuumlstenreshygion impliziert (Spiegel-online 02022007a)

Sollten die groszligen Eispanzer Groumlnlands oder der Antarktis abschmelzen waumlre ein deutlich houmlherer Anstieg von ca 7 bzw uumlber 60 m zu erwarten allerdings wird die Frage nach der Stabilitaumlt der groszligen Eisshyschilde in der Klimaforschung noch konshytrovers diskutiert (Latif 2005b) Weiter verringern houmlhere Temperaturen und Nieshyderschlaumlge die Dichte des Oberflaumlchenshywassers im Nordatlantik und damit auch die thermohaline Zirkulation15 Die projishyzierte Abnahme von 25-30 hat aber keishynen nennenswerten Einfluss auf das euroshypaumlische Klima das sich infolge der zushynehmenden Treibhausgaskonzentrationen weiter erwaumlrmt (IPCC 2007a MPI-M 2006)

15 Die Thermohaline Zirkulation ist eine groszligraumlumige Zirkulation im Ozean ausgeloumlst durch Unterschiede in Temperatur und Salzgehalt des Wassers Im Nordshyatlantik besteht die thermohaline Zirkulation aus warmem nordwaumlrts flieszligendem Oberflaumlchenwasser und kaltem suumldwaumlrts flieszligendem Tiefenwasser ndash daraus resultiert ein polwaumlrts gerichteter Waumlrmetransshyport der fuumlr das milde Klima in West- und Nordeuroshypa verantwortlich ist

23 Klimaentwicklung in Deutschland


Die Jahresmitteltemperatur hat in Deutschland von 1900 bis 2000 ndash aumlhnlich wie im europaumlischen Mittel ndash um ca 08 bis 10degC zugenommen (Rapp 2000 DWD 2004) Im Unterschied zur globalen Entwicklung folgte einer staumlrkeren Ershywaumlrmung bis 1911 eine wechselhafte Perishyode Nach den relativ warmen 40ger Jahshyren folgte eine Phase neuerlicher Abkuumlhshylung die Ende der 70ger Jahre durch einen betraumlchtlichen Temperaturanstieg von 017degC pro Dekade (UBA 2005b) abgeshyloumlst wurde der bis heute anhaumllt Die 90ger Jahre waren in Deutschland ebenso wie im weltweiten Durchschnitt die waumlrmste Deshykade und die ersten Jahre des 21 Jahrhunshyderts folgen diesem Trend Dabei variiert die Temperaturentwicklung regional mit einem uumlberdurchschnittlichen Temperaturshyanstieg in Suumld- und Suumldwestdeutschland (Zebisch et al 2005) mit einem Maxishymum von 15degC in den Alpen

Bei Betrachtung der letzten 20 Jahre zeigt die Erwaumlrmung daruumlber hinaus auch in Deutschland einen saisonalen Gang (Tashybelle 2) die staumlrkste Erwaumlrmung erfolgte mit 23degC im Winter gefolgt von 13degC im Fruumlhjahr 07degC im Sommer und mit shy01degC sogar einem negativen Temperaturshytrend im Herbst Dieser Trend wird ua mit einer Zunahme der Haumlufigkeit von winterlichen zonalen Wetterlagen in Zushysammenhang gebracht die milde ozeanishysche Luft nach Deutschland bringen (Guumlnshyther 2004)

Tabelle 2 Uumlbersicht der beobachteten bodennahen Temperatur- und Niederschlagtrends in Deutschland(Quelle Schoumlnwiese und Janoschitz 2005 unter Verwendung von Daten von Rapp 2000 und DWD)

Klimaelement Fruumlhling Sommer Herbst Winter JahrTemperatur 1901-2000 + 08degC + 10degC + 11degC + 08degC + 10degC

1981-2000 + 13degC + 07degC - 01degC + 23degC + 11degCNiederschlag 1901-2000 + 13 - 3 + 9 + 19 + 9

1971-2000 + 13 + 4 + 14 + 34 + 16

Der mittlere Niederschlag nahm zwischen1900 und 2000 und insbesondere seit den 70er Jahren in Deutschland zu wobei re-gional und saisonal deutliche Unterschiede auftraten (Rapp 2001) Den staumlrksten Ef-fekt findet man im Winter wo eine ndash be-sonders im Suumlden und Westen ausgepraumlgte ndash Zunahme von ca 25 zu verzeichnen ist Im Sommer nahmen die Niederschlaumlge hingegen geringfuumlgig ndash im Osten auch deutlicher ndash ab (Schoumlnwiese 2003) Damit ist das Klima aus dem Blickwinkel des veraumlnderten Jahresganges des Nieder-schlags offenbar maritimer geworden Dagerade im Sommer konvektive und somit relativ kleinraumlumige Niederschlagsereig-nisse dominieren muumlssen diese Trends allerdings sehr vorsichtig interpretiert werden da es moumlglich ist dass ein ab-nehmender Niederschlagstrend durch haumlu-figere extreme Starkniederschlaumlge mas-kiert bzw sogar im Vorzeichen veraumlndert wird (Schoumlnwiese muumlndliche MitteilungZUFO-Umweltsymposium Muumlnster2006)

Daruumlber hinaus fuumlhrt das veraumlnderte Nie-derschlagsverhalten zusammen mit denhoumlheren Temperaturen zu einer geringeren Dauer der winterlichen Schneedecke in Baden-Wuumlrttemberg und Bayern nahm diese in Lagen unter 300 Metern zwischen30 und 40 und in mittleren Lagen bis800 m zwischen 10 und 20 ab In houmlhe-

ren Lagen uumlber 800 m sind auf Grund der vermehrten Niederschlaumlge im Winter und ausreichend niedriger Temperaturen nur geringe Abnahmen vereinzelt auch Zu-nahmen beobachtet worden (Guumlnther 2004)

Da die Zunahme des Niederschlags imletzten Jahrhundert bisher die Temperatur-zunahme fuumlr Deutschland kompensiert hat ist Deutschland mit Ausnahme der oumlstli-chen Bundeslaumlnder nach dem Marton-nesrsquoschen Index16 uumlberwiegend feuchter geworden Betrachtet man nur die letzten drei Jahrzehnte so zeigt sich allerdingseine Tendenz zur Sommertrockenheit bei gleichzeitig ansteigenden Temperaturenund eine Zunahme des Ariditaumltsindexes im Jahresverlauf fuumlr weite Teile Deutsch-lands Am kritischsten ist die Situation inBrandenburg und Umgebung ohnehin die arideste Region Deutschlands (Rapp 2001)

Wichtiger als die Veraumlnderung von Durch-schnittswerten sind die Veraumlnderungen in dem Auftreten von Extremereignissen auf Grund ihres extrem hohen Schadenspoten-tials (MuumlRuumlck 2000 bis 2005 UBA 2006a) Allerdings laumlsst sich die bisherige Zunahme von Klimaextremen wie Hitze-

16 Martonnersquoscher Ariditaumltsindex berechnet aus mitt-lerem Jahresniederschlag und mittlerer Jahrestempe-ratur i = N [mm](T [degC] + 10)



wellen Starkniederschlaumlgen oder Stuumlrmen nur teilweise belegen (Stock 2003)

Bei Betrachtung von Temperaturextremen laumlsst sich ein eindeutiger Trend fuumlr Hitzeshyextreme wie Hitzetage (T gt 30degC) oder Hitzewellen (Zeitintervalle von mehr als 3 Tagen in denen die Tagesmaxima uumlber einer bezogen auf das stationsabhaumlngige Temperaturniveau hohen oberen Schwelle liegen) feststellen so hat sich die Wahrshyscheinlichkeit fuumlr das Eintreten von Hitzetagen in den Sommermonaten Juli und August in fast ganz Deutschland in den letzten hundert und insbesondere in den letzten zwanzig Jahren erhoumlht Die

Wahrscheinlichkeit eines Hitzesommers wie im Jahr 2003 hat seit 196070 um mehr als das 20-fache zugenommen (Schoumlnwiese et al 2004) Der Sommer 2003 war mit 34degC uumlber dem 30-jaumlhrigen Mittel der mit Abstand heiszligeste Sommer seit Beginn der Wetteraufzeichnung in Deutschland und Europa Daruumlber hinaus zeichnete sich das Jahr 2003 durch eine auszligergewoumlhnlich lang anhaltende Troshyckenphase von Februar bis August aus

Die bei den Tagesdaten ab ca 1970 stark beschleunigte Wahrscheinlichkeitszunahshyme extrem warmer Tage fuumlhrt auch zu eishyner Wahrscheinlichkeitsabnahme extrem kalter Tage und damit auch Frosttagen vor allem in Suumlddeutschland Daruumlber hinshyaus dominieren bei den Monatsdaten der Temperatur abgesehen vom Herbst in alshylen Jahreszeiten positive Trends im Mitshytelwert uumlberwiegend ohne Aumlnderung der Varianz Dementsprechend hat in gleishychem Ausmaszlig die Eintrittswahrscheinshylichkeit extrem warmer Monate zu- und kalter Monate abgenommen

Beim Niederschlag hat die Wahrscheinshylichkeit fuumlr Starkregenereignisse im Winshyter zugenommen (Jonas et al 2005) Da hierbei sowohl ein positiver Trend der Mittelwerte als auch der Varianz feststellshybar ist nimmt die Wahrscheinlichkeit fuumlr extrem niedrige Niederschlagsereignisse nicht im gleichen Ausmaszlig ab Dagegen zeigt sich im Sommer eher eine Abnahme extrem hoher Niederschlaumlge was offenbar vorwiegend mit einer geringeren Streuung zusammenhaumlngt Ferner weist die Wahrshyscheinlichkeit extrem hoher Tagesniedershyschlaumlge ndash und damit auch die Hochwasshysergefahr (KLIWA 2004) ndash vor allem im Winter und Herbst eine zunehmende im Sommer dagegen eher eine abnehmende Tendenz auf Das Elbe-Hochwasser des Sommers 2002 ist demnach als ein nicht im Trend liegendes seltenes Extremereigshynis anzusehen das auf eine fuumlr Westeuroshypa untypische sommerliche Wetterlagenshykonstellation ndash eine so genannte VbshyWetterlage17 ndash zuruumlckging (SMUL 2005) Auf die Bedeutung der klassischen Wetshyterlagen fuumlr die Regionale Klimamodellieshyrung wird im naumlchsten Kapitel eingeganshygen

Die Analyse der Winddaten dh der Haumlushyfigkeit und Intensitaumlt von Sturmboumlen hat kaum zu systematisch interpretierbaren Ergebnissen gefuumlhrt was neben der groshyszligen raumlumlich-zeitlichen Variabilitaumlt vershymutlich auch mit relativ groszligen Messfehshy

17 Die nach Van Bebber benannte Wetterlage transshyportiert warme feuchte Luft aus dem Mittelmeergeshybiet auf der Ostseite der Alpen nach Mitteleuropa Groszligflaumlchiges Aufgleiten auf die in Mitteleuropa liegende Kaltluft mit ausdauernden und ergiebigen Niederschlaumlgen kann Hochwassergefahr vor allem in Oumlsterreich sowie dem Einzugsgebiet von Elbe und Oder mit sich bringen

lern zusammenhaumlngt Tendenziell hat die Wahrscheinlichkeit extrem hoher taumlglicher Maxima im Winter ndash abgesehen vom Kuumls-tenbereich ndash uumlberwiegend zugenommen So wurden signifikante Veraumlnderungen der Dauer von Groszligwetterlagen im Winter nachgewiesen die mit Weststuumlrmen und starken Niederschlaumlgen einhergehen Im Sommer haben dagegen mit Ausnahmevon Suumlddeutschland Stuumlrme uumlberwiegend abgenommen (Jonas et al 2005)


Fuumlr Deutschland insgesamt sowie eine betraumlchtliche Anzahl an Bundeslaumlndern und einzelnen Naturraumlumen liegen Projek-tionen uumlber zukuumlnftige Klimaveraumlnderun-gen (und ihre Auswirkungen auf wichtige gesellschaftliche Bereiche ndash inklusive die Landwirtschaft) vor Eine Uumlbersicht uumlber die verschiedenen regionalen Klimastu-dien einschlieszliglich der verwandten Me-thoden insbesondere der regionalen Kli-mamodelle und Emissionsszenarien gibt Tabelle 3 Zur Vereinheitlichung der Da-tengrundlage und fuumlr eine zuverlaumlssige Abschaumltzung der Folgen der Klimaveraumln-derung fuumlr Deutschland wurden zB vomUmweltbundesamt detaillierte regionale Klimastudien (REMO WETTREG su) in Auftrag gegeben deren Ergebnisse als Planungsgrundlage fuumlr die entsprechenden Ministerien Behoumlrden wissenschaftlichen Einrichtungen und sonstige Betroffene(bdquoStakeholderldquo) dienen sollen und seit 200607 im Internet frei verfuumlgbar sind

Regionale Klimamodelle

Die globalen Klimamodelle (GCM) sindauf Grund ihrer geringen raumlumlichen Auf-loumlsung bisher nicht in der Lage die Ent-wicklung des Klimas auf nationaler bzw regionaler Ebene zuverlaumlssig zu simulie-ren Um Klimaprognosen in einer houmlheren zeitlichen und raumlumlichen Aufloumlsung zu erhalten werden verschiedene Methoden zum Herunterskalieren dem so genannten bdquodown-scalingldquo angewandt Dabei gilt alsFaustregel dass die betrachtete Skala mindestens das Vierfache des Rechengit-terabstandes betragen muss (Graszligl muumlnd-liche Mitteilung Fachtagung Klimawandel und Klimafolgen in Hessen 2006) Als Regionalisierungsansaumltze lassen sich die drei unten aufgefuumlhrten Methoden unter-scheiden die in der Regel Ergebnisse der globalen Modellsimulationen als Ein-gangsgroumlszligen verwenden (SMUL 2005 Zebisch et al 2005) Moumlgliche Fehler-quellen bzw Unsicherheiten in den GCMs gehen somit im Allgemeinen in die Regio-nalmodelle ein Daruumlber hinaus koumlnnen die Abweichungen zwischen verschiedenen regionalen Klimamodellen weiter zuneh-men da bei der Betrachtung kleinerer raumlumlicher Einheiten zusaumltzliche Phaumlno-mene und Prozesse modelliert werden muumlssen (Rowell 2006) Fuumlr die uumlberwie-gende Anzahl der Klimastudien in Deutschland wird dabei das globale Zirku-lationsmodell ECHAM (3-5) des Hambur-ger Max-Planck-Instituts fuumlr Meteorologie (MPI-M) zu Grunde gelegt


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1 Dynamische Regionalmodelle

Das physikalisch-dynamische Downsca-ling bettet regionale Klimamodelle in die Gitterpunkte von Globalmodellen ein undstellt so atmosphaumlrische Prozesse fuumlr das Untersuchungsgebiet in einer Aufloumlsung von 10 bis 50 km dar (bdquoNestenldquo) In Deutschland wird va das Regionale Kli-mamodell REMO (Jacob und Podzun 1997) verwandt das auch vom MPI-Meteorologie Hamburg entwickelt wurde bzw kontinuierlich weiterentwickelt wird

2 Statistisch- empirisches Downscaling

Dabei handelt es sich um rein statistische Verfahren die einen Zusammenhang zwi-schen simulierten Klimavariablen auf der groszligraumlumigen Skala ndash zB abgeleitet aus GCMs ndash und regionalen Messreihen erstellen wie zB nach Werner und Gers-tengarbe (Werner und Gerstengarbe 1997) des PIK

3 Statistisch-dynamisches Downscaling (gemischte Methode)

Hier werden zwei Verfahren unterschie-den a) die Verwendung genereller Aussa-gen zu groszlig-skaligen Klimavariationen zur Simulation klein-skaligen Klimaverhaltensauf der Basis von Beobachtungsdaten un-ter Verwendung statistischer Verfahren und b) das Wetterlagen-Konzept hierbei wird ein hoch aufloumlsendes dynamisches Modell fuumlr typische Wetterlagen berechnet oder ndash bei stark gegliederter Topographie ndash auch Anstroumlmrichtungen der Luftmas-sen Mit Hilfe dieser fuumlr typische Wetter-lagen durchgefuumlhrten regionalen Modell-simulationen wird uumlber die Haumlufigkeits-

verteilung der Wetterlagen eines Klima-szenarios das lokale Wetter simuliert Amweitesten verbreitet ist das WETTREG ndash Modell der Firma CEC (Climate amp Envi-ronment Consultung GmbH Potsdam) die ebenso wie das MPI-M-Hamburg im Auf-trag des UBA regionalisierte Klimaprojek-tionen fuumlr ganz Deutschland erstellte

Die Ergebnisse der einzelnen Verfahren weisen unter Umstaumlnden eine erhebliche Bandbreite auf (KLIWA 2005) Grund-saumltzlich haben statistische Methoden ge-genuumlber dynamischen Modellen den Vor-teil groumlszligerer Robustheit und geringerer Rechenzeiten und damit der Moumlglichkeit mehrere Modellrechnungen pro Klimasze-narium zu realisieren Sie uumlbernehmen allerdings z T staumlrker Fehler bzw Unsi-cherheiten aus den GCMs und beinhalten meist nur Mittelwerte von Klimaparame-tern Auch Extremereignisse koumlnnen mitden meisten statistischen Methoden nicht simuliert werden (Zebisch et al 2005) Ein weiteres Problem stellt die Interpo-lierbarkeit der Daten dar die an Klima-Messstationen gebunden sind Dagegenkoumlnnen dynamische Klimamodelle auch komplexe Wetterphaumlnomene darstellen wie Wind und ansatzweise Extremereig-nisse Sie bringen insbesondere in Gebie-ten mit stark gegliederter Topographie sich aumlndernden Oberflaumlcheneigenschaften und Landnutzung Vorteile Sie sind aller-dings schwer zu kalibrieren und sehr re-chenaufwaumlndig was Simulationen in der Regel auf einen Modelllauf beschraumlnkt Auf Grund dieser Einschraumlnkung erlauben sie keine Aussage uumlber die Wahrschein-lichkeit des Eintretens der simuliertenKlimaveraumlnderungen Fuumlr eine umfassende Abschaumltzung der Folgen von Klimaveraumln-


Veraumlnderung mittlerer Temperaturwerte

Bei zu Grunde legen des globalen Klimashymodells ECHAM 5 und des (gemaumlszligigten) A1B-Szenariums wird die Temperatur in Deutschland im Mittel ndash sowohl nachREMO ndash als auch WETTREG-Simulationen ndash zum Ende des 21 Jahrshyhunderts ca 25-35degC houmlher liegen im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 (UBA 2006a und b) Modelllaumlushyfe mit anderen GCMs liegen mit einer Ershywaumlrmung von 16 bis 38degC bis zum Jahr 2080 unter Beruumlcksichtigung verschiedeshyner Emissionsszenarien in einer aumlhnlichen Groumlszligenordnung (Zebisch et al 2005)Dem bisherigen Trend entsprechend wird die Erwaumlrmung regional und saisonal unshyterschiedlich stark ausgepraumlgt sein waumlhshyrend weiterhin generell die staumlrkste Ershywaumlrmung im Winter erwartet wird untershyscheiden sich die regionalen Klimamodelshyle in ihren jeweiligen Projektionen so beshyrechnet das REMO-Modell die staumlrkste Erwaumlrmung fuumlr den Suumlden bzw Suumldwesshyten mit bis zu 4degC ndash im Alpenraum auch bis zu uumlber 5degC ndash uumlber dem Referenzwert Dagegen faumlllt nach der WETTREGshy


derungen ist es deshalb empfehlenswert mehrere Methoden einzusetzen wie zB in dem europaumlischen Forschungsprojekt PRUDENCE18 in dem mit Hilfe von vershyschiedenen Ensemblelaumlufen die Wahrshyscheinlichkeit von Klimaveraumlnderungen untersucht wurde

18 Prediction of Regional scenarios and Uncertainties for Defining European Climate change risks and Efshyfects Europa-weit durchgefuumlhrtes Forschungsprojekt zur Verbesserung der regionalen Klimamodellierung in Hinblick auf ihre Verwendung fuumlr die Klimaanpasshysung und ndashmitigation

Simulation bei einer insgesamt deutlich geringeren Erwaumlrmung die regionale Temperaturerhoumlhung am staumlrksten fuumlr Norddeutschland aus (Abbildung 6)

Auch der Sommer duumlrfte in Zukunft eine staumlrkere Erwaumlrmung zeigen da sich das Azorenhoch mit seiner warmen und troshyckenen Luft ab ca Mai staumlrker nach Nordshyosten ausdehnt (Jacob muumlndliche Mitteishylung Workshop des UBA zu kuumlnftigen Klimaveraumlnderungen 04 2006) Allershydings unterscheiden sich hierin die beiden regionalen Klimamodelle mit deutlich geshyringeren Sommertemperaturen gegen Ende des 21 Jahrhunderts bei WETTREG Aumllteshyre regionale Klimasimulationen hatten sogar eine Temperaturzunahme von 6degC bis Mitte des 21 Jahrhunderts fuumlr den Boshydenseeraum im Sommer berechnet (Bay-FORKLIM (Bayerischer Klimaforshyschungsverbund 1999)) Der Anstieg der Jahresmitteltemperatur bewirkt ferner eishynen weiteren Ruumlckgang von Frosttagen und eine Zunahme von Hitzetagen einshyschlieszliglich bdquoTropennaumlchtenldquo dh Naumlchten mit Temperaturen oberhalb von 20degC

Veraumlnderung der Niederschlaumlge

Bei insgesamt in etwa gleich bleibenden bzw leicht zunehmenden Niederschlagsshymengen zeigen die meisten Szenarien (REMO WETTREG etc) ndash dem bisherishygen Trend folgend ndash eine Verschiebung der Niederschlaumlge in den Winter wobei diese bei den emissionsstaumlrkeren Szenashyrien A1 und A2 staumlrker als bei den umshyweltorientierten B1 und B2-Szenarien ausshyfaumlllt (Zebisch et al 2005) Dabei gehen die Sommerniederschlaumlge bis zum Ende des 21 Jahrhunderts mit bis zu 30 beshy

sonders stark im Suumlden und Suumldwesten sowie im Nordosten bzw in den zentralen Gebieten Ost-Deutschlands zuruumlck (Ab-bildung 7) Dagegen koumlnnten die Nieder-schlaumlge im Winter in ganz Deutschland zunehmen Insbesondere in den Mittelge-birgen Suumld- und Suumldwest-Deutschlands wird mit einer Zunahme von uumlber 30 gerechnet Im Schwarzwald koumlnnten die Niederschlaumlge auf der Westseite etwasabnehmen auf der Ostseite dagegen zu-nehmen auf Grund vermehrter Ostwind-Wetterlagen mit hoher Luftfeuchte (Jacob 2006) Daruumlber hinaus lassen gleichzeitig steigende Wintertemperaturen den Nieder-schlag in Zukunft haumlufiger als Regen denn als Schnee fallen Allerdings sind die Mo-dellaussagen in Bezug auf die Houmlhe von Niederschlagsaumlnderungen mit groumlszligeren Unsicherheiten als fuumlr Temperaturmittel-werte behaftet ndash wie auch aus den Unter-schieden zwischen WETTREG- undREMO-Simulationen ersichtlich (s Abbil-dung 7) Immerhin folgen mittlerweile die meisten Klimasimulationen dem gleichen Trend (Jacob 2006)

Veraumlnderungen im Auftreten von Extrem-ereignissen

Noch groumlszligeren Unsicherheiten unterliegen die Projektionen von Extremereignissen die erst Ende 2007 vollstaumlndig durch das MPI-M- und CEC-Team abgeschlossen sein werden (UBA 2006b) Generell ist mit einer Zunahme auf Grund der houmlheren Energie in der Atmosphaumlre zu rechnen Eine Zunahme der Haumlufigkeit von Hitze-wellen und eine Abnahme der Zahl von Frosttagen gelten als relativ gesichertNach Schaumlr et al (2004) wird sich die Temperaturvariabilitaumlt in Europa mit Schwerpunkt auf Zentral- und Ost-Europa um 100 erhoumlhen Sommer wie 2003 koumlnnten bis zum Ende des Jahrhunderts dann alle 2 Jahre auftreten Weisheimerund Palmer (2005) berechnen fuumlr Mittel-europa bis Ende 2100 gar Wahrschein-lichkeiten extrem heiszliger Sommer von biszu 80 Auch die Zunahme der Intensitaumlt von Starkniederschlaumlgen ndash vor allem imWinter in (Suumld-) Westdeutschland aller-dings auch im Sommer ndash ist ebenso wahr-scheinlich zudem sind haumlufigere Stuumlrmemoumlglich (Jonas et al 2005 PIK 2005)



a)

b)

Abbildung 6 Die aktuell mit dem regionalen Klimamodell REMO projezierten regionalen Temperaturshyerhoumlhungen fuumlr verschiedene Jahreszeiten (a) (Quelle MPI-M) Im Vergleich dazu (b) die WETTREG-Temperatursimulationen (Quelle Spiegel-online)

a)

b)

Abbildung 7 Aumlnderungen des Niederschlages im Sommer- und Winterhalbjahr nach a) REMO- und b) WETTREG-Simulationen (Quelle MPI-M Hamburg Spiegel-online)


33Produktionsbedingungen fuumlr die Landwirtschaft in Deutschland

3 Produktionsbedingungen fuumlr die Landwirtschaft in Deutschland

Im Jahr 2005 betrug die landwirtschaftlich genutzte Flaumlche in Deutschland rund 17 Millionen Hektar (Statistisches Bundesshyamt 2006a) ca 54 der Gesamtflaumlche Den groumlszligten Anteil stellte mit 119 Millioshynen Hektar Ackerland gefolgt von 49 Millionen Hektar Dauergruumlnland Weitere landwirtschaftliche Nutzungen durch Sonshyderkulturen wie Nutzgarten- und Obstanshylagen Baumschulen und Rebland fallen mit je 5 66 22 und 97 Tausend Hektar flaumlchenmaumlszligig zwar nicht ins Gewicht trashygen jedoch uumlberproportional zur Wertshyschoumlpfung innerhalb der Landwirtschaft bei19 Bayern ist mit einer landwirtschaftshylich genutzten Flaumlche von 33 Millionen Hektar flaumlchenmaumlszligig das bedeutendste Agrar-Bundesland gefolgt von Niedershysachsen mit 26 Millionen Hektar und Nordrhein-Westfalen mit 15 Millionen Hektar Die Stadtstaaten Berlin Hamshyburg20 und Bremen werden hier nicht weishyter beruumlcksichtigt und auch das Saarland spielt fuumlr die landwirtschaftliche Produktishyon nur eine untergeordnete Rolle

Der seit Jahren stattfindende Strukturwanshydel in der Landwirtschaft fuumlhrt zu einer zunehmenden Flaumlchenkonzentration (zB Hahlen 2006 BMELV 2006b) Im Jahr 2005 verteilte sich die landwirtschaftlich genutzte Flaumlche auf insgesamt 366 600

19 Die Wertschoumlpfung der Gartenbauproduktion einshyschlieszliglich Obst- Gemuumlse Baum- und Zierpflanzenshyproduktion betrug 1999 mit 43 Mrd Euro fast 50 der gesamten Landwirtschaft (FH Erfurt Gartenbau) 20 Hamburg besitzt eine verhaumlltnismaumlszligig groszlige Anshybauflaumlche von Aumlpfeln und eine geringere von Gemuumlshyse

landwirtschaftliche Betriebe mit mehr als zwei Hektar Flaumlche (BMELV 2006a) Bei einer durchschnittlichen Flaumlchenausstatshytung von mittlerweile ca 46 Hektar schwanken die Betriebsgroumlszligen nach wie vor erheblich zwischen den einzelnen Bundeslaumlndern in Bayern finden sich mit 33 Hektar im Schnitt die kleinsten Houmlfe in Mecklenburg-Vorpommern mit 219 Hekshytar die groumlszligten (DLG 2000) Generell weisen die neuen Bundeslaumlnder auf Grund der ehemaligen landwirtschaftlichen Orshyganisation in Landwirtschaftliche Produkshytionsgenossenschaften (LPGs) noch heute erheblich groumlszligere Flaumlchen auf und gleichshyzeitig auch den houmlchsten Prozentsatz an gepachtetem Land Die Zahl der in der Landwirtschaft haupt- oder nebenberuflich beschaumlftigten Arbeitskraumlfte nahm im Laufe der letzten Jahre kontinuierlich ab und betrug 2005 126 Millionen Mit rund 60 stellten weiterhin Familienarbeitskraumlfte den groumlszligten Anteil gefolgt von 24 Saishysonarbeitskraumlften Die Nettowertschoumlpshyfung betrug im selben Jahr 121 Milliarden Euro (BMELV 2006a)

Waumlhrend die primaumlren Produktionsbedinshygungen in erster Linie von den regionalen naturraumlumlichen Gegebenheiten (s Kap 32) abhaumlngen wird die zunehmende Gloshybalisierung der Agrarmaumlrkte bei gleichzeishytiger Lockerung der EU-Agrarsubshyventionspolitik in Zukunft noch in einem staumlrkeren Maszlig die nationale Landwirtshyschaft beeinflussen Steigende Preise von Agrarprodukten auf Grund von veraumlndershytem Konsumentenverhalten und dem Bioshyenergieboom (s auch Kap 3522) sind hier erste Anzeichen Zusaumltzlich wird der Klimawandel sowohl direkt durch die Veraumlnderung des regionalen Klimas als

auch indirekt durch die Auswirkungen auf die globale Nahrungsmittelproduktion die heimische Landwirtschaft beeinflussen

31 Die deutsche Landwirtschaft im europaumlischen und interna-tionalen Kontext

Europa ist weltweit einer der groumlszligten und effektivsten Produzenten von Faserstoffen und Nahrungsmitteln vor allem von Feld-fruumlchten und tierischen Erzeugnissen Da-bei betraumlgt die durchschnittliche Agrarflauml-che 27 und der Anteil an Gruumlnland bzw Weideflaumlche 18 der gesamten Landflauml-che Deutschland gehoumlrt auch nach der Erweiterung der Europaumlischen Union (EU-25) nach wie vor zu den drei groumlszligten Ag-rarproduzenten (Hahlen 2006) und besitzt nach Frankreich und Spanien die dritt-groumlszligte landwirtschaftlich genutzte Flaumlche Daruumlber hinaus hat Deutschland in der EU-25 einen bedeutenden Anteil an der Fleisch- und Milcherzeugung es ist der groumlszligte Schweineproduzent und nach Frankreich der zweitgroumlszligte Rinderprodu-zent der Wirtschaftsgemeinschaft

Innerhalb Europas wird im Norden die landwirtschaftliche Produktion insbeson-dere von Ackerkulturen durch die kurze Vegetationsperiode in den atlantisch oder montan beeinflussten Regionen durch die geringe Verfuumlgbarkeit von Solareinstrah-lung und im mediterranen Klimabereich durch die begrenzte Wasserverfuumlgbarkeit Hitzestress sowie die kurze Kornfuumlllungs-periode begrenzt Unter dem Aspekt des Klimas und der Boumlden befinden sich die produktivsten Regionen in Europa entlang der fruchtbaren Boumlrden die sich von Suumld-

ost-England uumlber Frankreich Benelux und Deutschland bis nach Polen erstrecken(Maracchi et al 2005)

Neben natuumlrlichen ndash ua klimaabhaumlngigen ndash Standortfaktoren ist fuumlr die landwirt-schaftliche Produktion innerhalb Europas vor allem die gemeinsame Agrarpolitik der EU bestimmend ndash ebenso fuumlr den Ag-rarhandel zwischen EU-Mitgliedern undsonstigen Agrarproduzenten bzw -konsumenten Weltweit bedeutende Ag-rarproduzenten fuumlr Ackerfruumlchte und tieri-sche Produkte sowie Obst und Wein sind neben der EU die Vereinigten Staaten und Kanada Argentinien Brasilien Australien sowie Russland und weitere Osteuropaumli-sche Laumlnder die ihre urspruumlnglich sozia-listisch ausgerichtete Produktion zuneh-mend am Markt orientieren

Die Europaumlische Agrarpolitik und interna-tionaler Agrarhandel

Ziel der Gemeinsamen Europaumlischen Ag-rarpolitik (GAP bzw Common Agricultu-ral Policy CAP) ist seit ihrer Gruumlndung imJahr 1958 die Sicherung eines angemesse-nen Lebensstandards der Landwirte die Versorgung der Verbraucher mit hochwer-tigen Nahrungsmitteln zu vernuumlnftigen Preisen und die Erhaltung des laumlndlichen Erbes (Europa 2006) Da die Subventio-nierung von Grundnahrungsmitteln zur Versorgungssicherung zusammen mit demproduktionstechnischen Fortschritt seit Mitte der 80er Jahre zu einer gewaltigenUumlberproduktion fuumlhrte traten eine Reihe von Reformen in Kraft um diese uumlbermauml-szligige Produktion zu bekaumlmpfen die Wett-bewerbsfaumlhigkeit zu foumlrdern und die Aus-gaben ndash auch in Hinblick auf die Oster-



weiterung ndash zu begrenzen Zu einer tief greifenden Wende in der bisherigen Agshyrarpolitik fuumlhrte die Reform der Gemeinshysamen Agrarpolitik im Jahr 2003 die ein besseres Gleichgewicht zwischen Marktshypolitik21 und laumlndlicher Entwicklungspolishytik schaffen wollte und noch weit uumlber die bdquoAgenda 200022ldquo- Beschluumlsse hinausging

Kernelemente der Reform die seit Anfang 2005 angewandt wird sind die Entkoppshylung der Beihilfen von der Produktion durch eine produktionsunabhaumlngige einshyzelbetriebliche Zahlung (Fischler 2006) die Bindung der Direktzahlungen an die Einhaltung von Umwelt- Tierschutz- und Qualitaumltsvorschriften als neue Voraussetshyzung zur Gewaumlhrung der Praumlmien (bdquoCross Complianceldquo) und die Staumlrkung des laumlndshylichen Raums durch Mittelumschichtung im Rahmen der Modulation (asymetrische Kuumlrzung von Direktzahlungen) In manshychen Faumlllen kann die beschlossene Reform zu erheblichen Praumlmienkuumlrzungen fuumlhren wie zB bei intensiven Bullenmastbetrieshyben oder Milchviehbetrieben die vorwieshygend auf Ackerland wirtschaften und bzw oder hohe durchschnittliche Milchleistunshygen aufweisen

Durch diese Maszlignahmen soll eine nachshyhaltigere Landwirtschaft gefoumlrdert werden mit houmlheren Qualitaumlts- und Hygienestanshydards und groumlszligerem Marktbezug Erhofft wird sich eine Senkung der Treibhausgasshyemission durch den Ruumlckgang der Tiershyproduktion sowie geringere N2OshyEmissionen durch geringeren Duumlngemitshyteleinsatz und bessere Duumlngepraxis

21 1 und 2 Saumlule (pillars) der Agrarpolitik

bdquoCross Complianceldquo duumlrfte auch durch einen besseren Bodenschutz Auswirkunshygen auf die THG-Emissionen haben Alshylerdings hat sich in Groszligbritannien geshyzeigt dass der Einfluss der Agenda 2000 auf die THG-Emissionen gering ist (DEFRA 2006) Gleichzeitig reagiert die EU mit der Reform auf die Forderungen der Welthandelsorganisation nach einem Abbau von Exportsubventionen einerseits und von Importzoumlllen andererseits Durch die Neugestaltung der Zuckermarktordung wandelte sich die EU zB vom zweitgroumlszligshyten Zuckerexporteur zum Netto-Importeur (Europa 2006) Generell gingen seit 1990 die Netto-Exporte in jedem Sektor zuruumlck Da die EU weltweit der groumlszligte Importeur und der zweit-groumlszligte Exporteur von Leshybensmitteln ist hat sie einen groszligen Einshyfluss auf den Weltmarkt (Lacroix 2005) Allerdings nimmt die Kaufkraft in den BRIC23-Staaten zu und damit auch ihr Einshyfluss auf den Agrarmarkt dies gilt insbeshysondere fuumlr den Agrargiganten Brasilien (Cardy-Brown 2007) und China Auch die steigende Nachfrage nach Biotreibstoffen veraumlndert den globalen Agrarmarkt zuseshyhends (Bickert 2007)

32 Naturraumlumliche Gliederung Deutschlands

Als Naturraum wird eine Region bezeichshynet die einheitliche geologische und klishymatische sowie faunistische und floristishysche Merkmale und damit auch aumlhnliche Produktionsbedingungen fuumlr die Landwirtshyschaft besitzt Ausgehend von den drei Groszligregionen Deutschlands ndash Norddeutshy

23 Brasilien Russland Indien und China

22 Umfassendes Aktions- und Reformprogramm der EU-Agrarpolitik zur Staumlrkung der Gemeinschaftspolishytik in Hinblick auf die EU-Erweiterung

sches Tiefland Mittelgebirge und Alpen-vorland ndash werden immer kleinere natur-raumlumliche Einheiten ausgeschieden Einen Uumlberblick uumlber die wichtigsten groszligraumlu-migen Naturraumlume Deutschlands gibt die Abbildung 8 und die der Bodenbildung zu Grunde liegenden Ausgangsgesteine in Abbildung 9

Abbildung 10 zeigt die mittlere Durch-schnittstemperatur die durchschnittliche Niederschlagshoumlhe und die mittlere Son-nenscheindauer als Folge der Houmlhe uumlber NN Luv- und Leeeffekten der Mittelge-birge sowie der allgemeinen Exposition im Verhaumlltnis zur Mitteleuropaumlischen dh in

erster Linie Nordatlantischen Wetterzirku-lation

Da in Deutschland eine Vielzahl von Ge-bietsgliederungen existiert ist in den letz-ten Jahren von den Anstalten und Aumlmtern fuumlr Landwirtschaft bzw den Landwirt-schaftskammern der Bundeslaumlnder und der Biologischen Bundesanstalt fuumlr Land- und Forstwirtschaft ein Konzept der bdquoBoden-Klima-Raumlume der Bundesrepublik Deutschlandldquo entwickelt worden das in Zukunft fuumlr die Erstellung von Gebiets-gliederungen im landwirtschaftlichen Be-reich verwandt werden soll (Roszligberg et al 2007)

Abbildung 8 Naturraumlumliche Einheiten Deutschlands (Quelle BfN)


Abbildung 9 Karte der Bodenausgangsgesteine (Maszligstab 1 5000000) (Quelle BGR)


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Das Norddeutsche Tiefland wurde maszligshygeblich durch die letzten Eiszeiten sowie nacheiszeitliche Prozesse geformt (Ellenshyberg 1996) Das Relief ist eben bis wellig die tiefsten Punkte liegen in Niedermooren bzw altem Marschland bei wenigen Meshytern unter dem Meeresspiegel die houmlchsshyten bei ca 200 m uumlber NN Die kuumlstennashyhen Gebiete bestehen aus holozaumlnen24 See-und Flussmarschen bzw Boddenlandshyschaften denen sich pleistozaumlne25 Alt- und Jungmoraumlnenlandschaften26 in verschiedeshynen Auspraumlgungen und Verwitterungsstashydien anschlieszligen Nach bzw bei Ruumlckzug der Gletscher bildeten sich oft Flugsandshyduumlnen die spaumlter durch die Vegetation festgelegt wurden Brandenburg war beishyspielsweise schon in historischer Zeit als bdquoStreusandbuumlchseldquo beruumlchtigt Daruumlber hinaus lieszligen anthropogene Eingriffe offeshyne Heideflaumlchen entstehen wie zB in der Luumlneburger Heide und sorgten durch Abshyholzung und Plaggenhieb dh der Vershywendung des natuumlrlichen fruchtbaren Oshyberbodens als Duumlnger fuumlr eine groszligflaumlchishyge Verarmung (Podsolierung) der Boumlden

Die fruchtbarsten Boumlden und Grundlage einer ertragreichen Landwirtschaft sind die jungen Marschen entlang der Kuumlste und die sich von West nach Ost zwischen der Moraumlnenlandschaft und der Mittelgebirgsshystufe erstreckenden loumlssreichen Boumlrden Die dort vorherrschenden Braun- bzw Schwarzerden erreichen Bodenzahlen27

24 Das Holozaumln ist die juumlngste geologische Epoche in der Erdgeschichte 25 Eiszeitalter gepraumlgt durch Wechsel von Kalt- und Warmzeiten (erdgeschichtliche Epoche vor Holozaumln) 26 Moraumlne (von fr moraine Geroumlll) eiszeitliche Schuttablagerungen durch Gletscher 27 Bewertungsgrundlage der Ertragsfaumlhigkeit von Ackerboumldem mit einer Skala von 7-100 berechnet aus

Bodenart Zustandsstufe des Bodens und seiner Entshystehung Der Ertrag eines Standortes wird jedoch nicht nur durch den Boden bestimmt sondern gleishychermaszligen sind das Klima die Hangneigung und die Exposition die Gelaumlndegestalt entsprechend den Eigenschaften von Kleinformen und Rauheiten die kleinraumlumige Homogenitaumlt bzw Heterogenitaumlt der Bodengesellschaften und Besonderheiten wie das Vorkommen von Waldschatten Wasserdruck Uumlbershyschwemmungsgefaumlhrdung etc als Standortfaktoren zu beruumlcksichtigen Diese zusaumltzlichen Einflussgroumlszligen werden in Prozentwerten ausgedruumlckt und entspreshychend ihrer Summenprozente von der Bodenzahl subtrahiert bzw addiert (Ackerzahl) aumlhnlich wird fuumlr die Bewertung von Gruumlnland (Gruumlnlandzahl) verfahshyren bei dem Klima- und Wasserverhaumlltnisse wichtishyger als Bodenart und geologische Entstehungsart sind und entsprechend gewichtet werden 28 Aus der Oumlkologie eu=sehr houmlchste Auspraumlgungsshystufe des ozeanischen dh milden Klimas


um ca 90 wie zB in der Hildesheimer und Magdeburger Boumlrde oder der Altmark (s auch Abbildung 11) Im geomorpholoshygisch besonders jungen nordoumlstlichen Teil befindet sich eine Vielzahl von Seen als Relikte der letzten Eiszeit wie zB in der Mecklenburgischen Seenplatte Die nordshywestdeutsche Geest ist dagegen auf Grund des houmlheren Alters schon deutlich staumlrker verwittert und reliefaumlrmer mit aumlrmeren Boumlden

Klimatisch ist der Kuumlstenstreifen der Nordsee eu-ozeanisch28 gepraumlgt Nach Suumlshyden schlieszligt sich ein breiter Streifen ozeashynisch bzw subozeanisch gepraumlgten Klimas an der sich von der Ostkuumlste Schleswig-Holsteins bis zu den westlichen Mittelgeshybirgsraumlndern zieht In suumldoumlstlicher und oumlstlicher Richtung wird das Klima allmaumlhshylich subkontinental dh mit steigenden Temperaturunterschieden zwischen Somshymer und Winter geringeren Niederschlaumlshygen sowie mehr Sonnenscheinstunden (s Abbildung 11 u Abbildung 12) Im Reshygenschatten von Harz und anderen Erheshybungen hat sich zum Teil ein trockeneres kontinentales Lokalklima ausgepraumlgt

Abbildung 11 Standorteignung fuumlr landwirtschaftliche Nutzung in Deutschland auf Basis der Ackerzahl (aus Zebisch et al 2005 nach Liedtke und Marcinek 2002)

Die Deutsche Mittelgebirgsschwelle ist vielgestaltig und vielfach gegliedert Dasdeutlich aumlltere staumlrker verwitterte geologi-sche Material ua aus Trias und Devon fuumlhrt zu aumlrmeren und durch die fortge-schrittene Bodenentwicklung staumlrker ver-sauerten Boumlden die in Hanglage daruumlber hinaus flachgruumlndig sind Ein groszliger Teil der Mittelgebirge und insbesondere die steileren Lagen sind bewaldet ansonsten findet sich extensive Landbewirtschaftung Fruchtbarere Boumlden finden sich in Suumld-deutschland das insbesondere entlang der Fluumlsse Rhein Main und Donau eine juumlnge-

re geologische Vergangenheit mit Vor-kommen aus Jura und Tertiaumlr aufweist

Das deutsche Alpenvorland schlieszligt sichoumlstlich an den Houmlhenzug der Schwaumlbi-schen Alb an folgt diesem zunaumlchst nach Norden und dann der Donau nach Nordos-ten Das Alpenvorland ist geologisch ein randlicher Meerestrog der Alpen in dem in der Tertiaumlrzeit bis zu 5000 Meter maumlch-tige Sedimente aus Ton Sand und Geroumlll abgelagert wurden Es faumlllt von Suumldwestennach Nordosten ab von ca 1000 m uumlber dem Meeresspiegel am Alpenrand bis knapp 300 m bei Passau Seine heutige ndash



flache bis huumlgelige ndash Gestalt verdankt es insbesondere den Eiszeiten die auch zu einer aumlhnlichen Bodenvergesellschaftung wie im Norddeutschen Tiefland fuumlhrten mit Jung- und Altmoraumlnenlandschaften fruchtbaren Deckenschotterplatten mit Loumlszligboumlden und Tertiaumlrhuumlgellaumlndern (s auch Abbildung 9) Das Alpenvorland weist im Landesvergleich uumlberdurchshyschnittlich fruchtbare Boumlden auf Fruchtshybarere Boumlden finden sich nur in den Loumlszligshygebieten Suumld-Niedersachsens und Suumld-Sachsen-Anhalts sowie in den rheinlandshypfaumllzischen bzw hessischen Weinanbaushygebieten und kleinen Teilen des westlishychen Nordrhein-Westfalens (Dieterich 2003) Klimatisch wird der Voralpenraum in die Kategorie des mitteleuropaumlischen Uumlbergangsklimas eingeordnet was gemaumlshyszligigte Sommer und Winter bedeutet Die Menge der Niederschlaumlge nimmt mit zushynehmender Entfernung von den Alpen ab Insgesamt ist das Alpenvorland reich an Niederschlaumlgen aber auch an Sonnenshyschein und die Vegetationsperiode umfasst mit den Monaten April bis Oktober noch mehr als 200 Tage was fuumlr das Pflanzenshywachstum guumlnstige Bedingungen bedeutet

Nach einer Typisierung landwirtschaftlishycher Produktionsbedingungen nach Vegeshytationszeit und Wasserversorgung (Saashytenunion 2007) gehoumlren groszlige Teile des Alpenvorlandes damit zu den feuchten Standorten (gt 650 mm Niederschlag) mit mittlerer bis laumlngerer intensiver Vegetatishyonszeit (5-7 Monate uumlber 10degC Durchshyschnittstemperatur) Die gleichen Standshyortbedingungen weisen Mittelgebirgslagen zwischen 300 und 500 m uumlber NN sowie viele westdeutsche Anbaulagen auf Troshyckenere Standorte (lt 650 mm Niedershy

schlag) mit mittlerer bis laumlngerer Vegetashytionszeit findet sich in weiten Teilen des Oberrheins der ostdeutschen Boumlrden Brandenburgs und Niederbayerns Auf nicht weizenfaumlhigen Standorten (Bsp Brandenburg) kann hier Mais als trockenshytolerante C4-Pflanze das Standortpotential nutzen Auf feuchten Standorten mit kuumlrshyzerer Vegetationszeit (lt 4 Monate gt 10degC) wie in suumlddeutschen Anbaulagen uumlber 600 m uumlber NN in Mittelgebirgslashygen uumlber 500 m uumlber NN und Mais-Grenzstandorten in Norddeutschland ist neben der traditionellen Gruumlnlandnutzung heutzutage vor allem der Biomasseanbau speziell die Getreide-Ganzpflanzenshysilage29 eine interessante Alternative

33 Standort- und Klimaanspruumlshyche Verbreitung und Ershytragsentwicklung der Haupt- und Sonderkulturen

Waumlhrend des 20ten Jahrhunderts haben sich sowohl die Ertragsstabilitaumlt als auch die Hektarertraumlge der wichtigsten Feldshyfruumlchte in Deutschland deutlich gesteigert am geringsten war der Anstieg der Flaumlshychenproduktivitaumlt bei der Zuckerruumlbe mit nur gut 200 der Produktivitaumlt von 1900 am steilsten bei Winterweizen mit fast 400 (Franzaring et al 2007) Dabei ershyfolgen die Ertragszuwaumlchse uumlber einen gewissen Zeitraum wohingegen Witteshyrungseinfluumlsse zu interannuellen Schwanshykungen fuumlhren Letztere fallen umso groumlshyszliger aus je kleiner die betrachtete Region ist wie spaumlter im Vergleich der Ertragsdashy

29 Die Ernte erfolgt hier bereits zu Anfang der Teigshyreife bei ca 30 bis maximal 35 Trockensubstanz

ten der einzelnen Bundeslaumlnder noch zu sehen sein wird

Der Ertragszuwachs ist das Ergebnis der Intensivierung der landwirtschaftlichenProduktion einschlieszliglich Pflanzenzuumlch-tung des Einsatzes hoher Mengen an Duumlngern ndash insbesondere an Stickstoffduumln-gern ndash und von Pflanzenschutzmitteln so-wie verbesserten Anbaumethoden Dabei wird im Allgemeinen davon ausgegangen dass Pflanzenbau und Pflanzenzuumlchtung in etwa zu gleichen Teilen zu den Ertrags-steigerungen beigetragen haben (Wehling 2004) Auch die indirekte Duumlngung ua durch Stickstoffemissionen aus Kraftwer-ken und Verkehr fuumlhrte zu einer Ertrags-steigerung der landwirtschaftlichen Pro-duktion Insbesondere fuumlr Schwefel sind die diffusen Eintraumlge durch Luftreini-gungsmaszlignahmen in den letzten Jahren allerdings ruumlcklaumlufig so dass Schwefel wieder verstaumlrkt uumlber die Duumlngung zuge-fuumlhrt werden muss Auch der mit einer gewissen Temperaturzunahme verbundene bisherige Anstieg der CO2-Konzentrationim vergangenen Jahrhundert duumlrfte bereits fuumlr ca 5 bis maximal 10 der Ertragsstei-gerungen verantwortlich sein (Amthor 2001 Fangmeier und Franzaring 2006)

In der modernen Landwirtschaft hat fernerdie Bedeutung der Standortbedingungen abgenommen da Defizite va des Bodens durch mineralische Duumlngung oder Draina-gen behoben werden koumlnnen Wichtiger bleiben die Faktoren Niederschlag da sich eine Zusatzbewaumlsserung nur bei lukrativen Kulturen wie Zuckerruumlben oder Kartoffeln lohnt sowie Strahlung und Temperatur hier sind va Schwellenwerte die den Be-ginn der Vegetationsperiode markieren

und Temperatursummen30 entscheidend Waumlhrend sich an Temperatur-limitiertenStandorten die Temperatur als wichtigerer Parameter erweist wirkt an niederschlags-reichen Standorten eher der Niederschlag ertragslimitierend wie fuumlr Hohenheim in Suumlddeutschland von Franzaring et al(2007) und fuumlr England von Parry (1978) gezeigt werden konnte Dabei gilt die Landbewirtschaftung im Allgemeinen als umso anfaumllliger gegenuumlber extremenWetterbedingungen je intensiver und spe-zialisierter sie erfolgt (Enqueacutete Kommissi-on 1994) Dies gilt insbesondere fuumlr mo-derne Hochleistungssorten die unter guumlns-tigen Bedingungen Spitzenertraumlge erbrin-gen aber unter extremen Bedingungen eine geringere Ertragssicherheit bieten

Daruumlber hinaus gibt es kulturartspezifische Witterungsanspruumlche so verhalten sichnach Seyfert und Runge (1964) Halm-fruumlchte etwa entgegengesetzt zu Hack-fruumlchten bei den Halmfruumlchten soll der erste groumlszligere Teil der Vegetationsperiode vorwiegend kuumlhl und feucht der zweite kleinere vor allem am Ende warm und trocken sein Bei Hackfruumlchten soll der Sommer dagegen ndash nach einer anfangsvielfach warmen und maumlszligig feuchten zeitweise trockenen Witterung ndash kuumlhl und feucht sein ein ebenso beschaffenerHerbst bringt einen guten Massenertrag und ein warmer zeitweilig trockener son-nenscheinreicher Herbst erhoumlht Staumlrke bzw Zuckergehalt Wegen dieser groszligen-teils gegenteiligen Witterungsanspruumlche kommt es selten vor dass Halm- und

30 So wird bei bdquodeterminierten Kulturpflanzenldquo wie zB den meisten Getreidesorten Mitteleuropas das Erreichen definierter Entwicklungsstadien uumlber Tem-peratursummen gesteuert


31 Genzentrum der Weizengruppe ist ndash ebenso wie fuumlr Gerste Roggen und Hafer ndash der Nahe Osten mit weiterer Unterteilung fuumlr die Einkornreihe (Monococshyca ndash diploid) die Zweikorn- oder Emmerreihe (Dishycoccoidea ndash tetraploid) und die Dinkelreihe 32 Wasserverbrauch in Liter pro Kilogramm Trockenshygewicht [l kg-1]


Hackfruumlchte im selben Jahr Spitzenertraumlge ndash aber auch groszlige Verluste liefern (s auch Kapitel 335)

Die progressive Ertragsentwicklung ging sowohl mit einem Ruumlckgang der Anbaushyflaumlchen einzelner Kulturen einher als auch mit einer Verschiebung der relativen Anshybauflaumlchen einzelner Kulturen zueinander (Entrup und Oehmichen 2000) Daruumlber hinaus erfolgte eine Verengung der Fruchtfolgen hin zu einem houmlheren Geshytreideanteil sowie in juumlngerer Zeit zu eishynem hohen Anteil an Mais und Raps ndash auch durch den Anbau von Energiepflanshyzen ndash bis hin zum mehrjaumlhrigen Anbau von Monokulturen mit den entsprechenden Auswirkungen auf Pestizideinsatz und Umwelt Weitere wichtige Faktoren waren Aumlnderungen im Verbraucherverhalten entscheidend zB bei der Speisekartoffel die Einfuumlhrung von neuen Kulturen wie zB dem Mais in der Tierfuumltterung die zunehmende Mechanisierung in der Landwirtschaft und die Foumlrderungen bzw Kontingentierung des Anbaus einzelner Kulturen durch die EU-Agrarpolitik wie zB im Falle der Zuckerruumlben oder des Weinanbaus Einen Uumlberblick uumlber die relativen Anbauflaumlchen der wichtigsten Feldfruumlchte im Jahr 2005 und die relativen Erntemengen von Getreide gibt Abbildung 12 Nachfolgend werden die Wachstums- und Ertragscharakteristika der fuumlr Deutschland wichtigsten Kulturarten darshygestellt

331 Getreide

Weizen (Triticum spec)

Weizen stellt im Vergleich zu den anderen Getreidearten die houmlchsten Anspruumlche an den Standort klimatisch geeignet sind entshysprechend seiner Herkunft31 wintermilde sommerwarme und strahlungsintensive Klimate mit einer guumlnstigen Niedershyschlagsverteilung waumlhrend der Vegetatishyonsperiode (Haumann und Dietzsch 2000) So wird Wasser bei hohen Kornershytraumlgen (90-110 dt ha-1) und hohen Gesamtshytrockenmasseertraumlgen (gt180 dt ha-1) auf vielen Standorten zum ertragsbegrenzenshyden Faktor Am kritischsten ist die Wasshyserversorgung in der Zeit des Schossens bis zur Bluumlte Doch auch noch waumlhrend der Reifephase fuumlhrt Wassermangel zu geringeren Tausendkornmassen Der mit einem Transpirationskoeffizienten32 von 500 hohe Wasserverbrauch des Weizens liegt in seiner vergleichsweise spaumlten Massenentwicklung im Vegetationsverlauf begruumlndet hinzu kommt haumlufig ein Anbau in Gebieten mit houmlheren Sommertemperashyturen Neben dem Niederschlag ist die Temperatur der zweite entscheidende Klishymafaktor fuumlr die Weizenentwicklung nach der Ruhepause im Winter sind kuumlhle Fruumlhshyjahrstemperaturen fuumlr eine ausreichende Bestockung vorteilhaft Hitze waumlhrend der Kornreife beeintraumlchtigt die Kornzahl und Kornausbildung Bereits Temperaturen

oberhalb von 28degC koumlnnen zu Hitzestress und physiologischer Austrocknung fuumlhren

Entscheidend fuumlr hohe Kornertraumlge sind daruumlber hinaus fruchtbare Boumlden mit aus-geglichenem Wasser- und Lufthaushalt und einer hohen nutzbaren Feldkapazitaumlt Als beste Standorte gelten humose Braun-erden insbesondere Parabraunerden mit hoher Basensaumlttigung So zeigt Winter-weizen bei steigender Ackerzahl die houmlchsten Ertragssteigerungen Allerdings koumlnnen auch weniger guumlnstige Standorte beachtliche Weizenertraumlge bringen bei entsprechender Bodenbearbeitung und ausreichender Versorgung an minerali-schen und organischen Duumlngemitteln

Daruumlber hinaus hat eine intensive Zuumlch-tung Sorten hervorgebracht die eine hohe oumlkologische Streubreite aufweisen und auch bei abnehmender Bodenguumlte Wei-zenanbau ermoumlglichen Auf leichten Standorten wie va Sanden bleiben je-doch erhebliche witterungsbedingte Er-tragsschwankungen kennzeichnend (s Kap 335) Auch die Stellung innerhalb der Fruchtfolge ist bei Weizen insbesonde-re auf aumlrmeren Standorten fuumlr Pflanzenge-sundheit und Ertraumlge entscheidend da er auf Grund seiner geringen Selbstvertraumlg-lichkeit und geringen Wurzelleistung inengen getreidereichen Fruchtfolgen be-sonders durch Fuszligkrankheiten gefaumlhrdet ist (Haumann und Dietzsch 2000)

a) Anbauflaumlchen auf dem Ackerland ()

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Abbildung 12 Relative Anbauflaumlchen (a) und Erntemengen von Getreide (b) im Jahr 2005 (Daten Statis-tisches Bundesamt 2006a)



Winterweizen wurde im Jahr 2005 im geshysamten Bundesgebiet auf 31 Millionen Hektar dh 26 der Ackerflaumlche angeshybaut (Statistisches Bundesamt 2006a) Damit hat Winterweizen seine fuumlhrende Stellung unter den Anbaukulturen seit 2000 (29 Mio ha) weiter leicht ausgebaut (s auch Abbildung 12) Dabei geht die Wettbewerbsstaumlrke von Winterweizen soshywohl auf seine beeindruckende Flaumlchen- als auch die hohe Arbeitsproduktivitaumlt zushyruumlck (Schuumlttert und Hensche 2000) Auch der Trend zu milderen Wintern scheint die Entwicklung von Winterweizen zu foumlrshydern insbesondere seit Fungizide Pilzshyprobleme in Schach halten (Huumlbner und Metz 1996) Auszligerdem sanken weltweit die Lagerbestaumlnde was neben der Agrarshypolitik EU-weit zu einem Anstieg des Winterweizenanbaus fuumlhrte Knapp 98 der 2005 mit Weizen bestellten Flaumlchen entfielen auf Winterweizen nur 17 auf Sommerweizen und der Rest auf Hartweishyzen (Durum) Durumweizen zur Teighershystellung ist bisher weitgehend auf die waumlrmeren und trockeneren Lagen Suumldshydeutschlands und der Pfalz beschraumlnkt Sommerweizen hat in den letzten Jahren nicht die Ertragssteigerungen von Wintershyweizen erreicht und wird in der Regel nur in Jahren mit nassem Herbst und verpassshyter Saat oder aber in Jahren mit starker Auswinterung verstaumlrkt angebaut (Haushymann und Dietzsch 2000) Ein weiterer Nachteil von Sommerweizen besteht in seiner generell schwaumlcheren Mahlfaumlhigkeit (Muumlnzing und Lindhauer 2006)

Spitzenreiter im Winterweizenanbau war Bayern (470 000 ha) gefolgt von Niedershysachsen (426 000 ha) Sachsen-Anhalt (344 000 ha) und Nordrhein-Westfalen

(278 000 ha) Der durchschnittliche Hekshytarertrag lag im Bundesgebiet mit 751 dt nur geringfuumlgig uumlber dem sechsjaumlhrigen Mittel (2000-2005) von 740 dt (Datenshyquelle Statistisches Bundesamt 2002 2005a und 2006a33) Wie aus Tabelle 4 ersichtlich weist das Ertragsniveau innershyhalb von Deutschland erhebliche Untershyschiede auf was neben Standortguumlte auch strukturbedingt ist (LEL 2005) die houmlchsshyten Ertraumlge wurden in Schleswig-Holstein mit durchschnittlich 909 dt ha-1 zwischen 2000 und 2005 erwirtschaftet die niedshyrigsten in Brandenburg mit 586 dt ha-1 Auf die Ertragsdepression von Winterweishyzen sowie weiteren landwirtschaftlichen Kulturen im Hitzesommer 2003 (2006) wird gesondert im Kapitel 335 eingeganshygen

33 Diese Quellen sind Datengrundlage fuumlr das gesamte Kapitel 32 wobei allerdings nicht fuumlr alle Kulturen in jaumlhrlichem bzw zweijaumlhrigem Abstand berichtet wird

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Ein direkter Vergleich der Entwicklung der Hektarertraumlge zwischen alten und neushyen Bundeslaumlndern ist allerdings nicht moumlgshylich da fuumlr die neuen Bundeslaumlnder erst seit 1990 agrarstatistische Daten vershygleichbarer Art vorliegen Generell war das Ertragsniveau in den neuen Bundesshylaumlndern bis zur Wiedervereinigung aus produktionstechnischen Gruumlnden deutlich geringer Auch heute noch ist in den meisshyten neuen Laumlndern das Ertragsniveau niedshyriger als im Bundesdurchschnitt da sich aumlrmere Boumlden mit geringer Wasserspeishycherkapazitaumlt und die staumlrker ausgepraumlgter Sommertrockenheit des kontinentaleren Klimas nachteilig auswirken Hinzu kommt dass seit dem Wegfallen der Rogshygen-Intervention im Jahr 2004 zunehmend Weizen auf Weizen-Grenzertragsstandshyorten34 angebaut wird (MLUV 2005) Eishyne Ausnahme bildet Sachsen-Anhalt mit einem Anteil fruchtbarer (und wasserspeishychernder) Loumlszligboumlden

Im Durchschnitt nahm der Hektarertrag von Winterweizen seit Anfang der 70er Jahre um ca 40 dt (BMELV 2006b) zu was ndash bei anfaumlnglich houmlherem Ertragszushywachs (Friedt 2007) ndash einem durchshyschnittlichen Ertragszuwachs von ca 1 dt pro Hektar und Jahr entspricht (dh durchshyschnittlich ca 1-2) Gleichzeitig redushyzierten sich die Ertragsschwankungen im Verhaumlltnis zum Ertrag (Sterzel 2007) Fuumlr moderne Hochleistungssorten werdenauch heute noch Ertragszuwaumlchse von 15 bis 2 pro Jahr erreicht (Niehoff 2006) was Winterweizen zu einer attraktiven

34 Allerdings hat die Zuumlchtung auf Trockenheitstoleshyranz die Produktionsmoumlglichkeiten fuumlr Weizen auf Sandstandorten und in Trockengebieten auch erhebshylich erweitert (Spanakakis 2007)

Anbaukultur macht Da das Ertragspotenshytial auf guten Standorten auf ca 120-140 dt ha-1 geschaumltzt wird (Austin 1982 zitiert in Krug 2002b) ist auch noch in Zukunft mit weiteren Ertragssteigerungen zu rechshynen Das oumlkologische Limit ergibt sich letztendlich aus der Energiezufuhr fuumlr die Photosynthese hier duumlrften mit heute 60shy70 der theoretisch moumlglichen Energieshynutzung in Kurzzeit ndashMessungen ebenfalls noch Reserven liegen

Dagegen stieg in Schleswig-Holstein der Hektarertrag seit 1972 von 45 dt auf fast 100 dt (Statistisches Amt fuumlr Hamburg und Schleswig-Holstein zitiert in MLUR 2006b) Diese uumlberdurchschnittliche Ershytragsentwicklung in Schleswig-Holstein laumlsst sich zum Einen auf agrarstrukturelle Faktoren zuruumlckfuumlhren wie zB den Anshybauruumlckgang auf ertragsschwaumlcheren Standorten und auf die houmlhere durchshyschnittliche Betriebsgroumlszlige in den Marktshyfruchtbetrieben die eine staumlrkere Spezialishysierung im Getreideanbau mit optimierter Produktionstechnik ermoumlglicht (MLUR 2006a) Auch die traditionelle Produktion von Massenweizen va B-Weizen spielt dabei eine Rolle (Seling und Lindhauer 2006) Ein weiterer ndash unter dem Gesichtsshypunkt des Klimawandels wichtiger Aspekt ndash ist dass die Kornfuumlllungsphase die bei determinierten Anbaukulturen wie Getreishyde allein uumlber Temperatursummen gesteushyert wird im kuumlhl gemaumlszligigten Klima Schleswig-Holsteins laumlnger andauert und somit zu houmlheren Kornertraumlgen als bei waumlrmeren Temperaturen fuumlhrt (s Kapitel 411) Daruumlber hinaus existieren enge Wechselbeziehungen zwischen der Bestoshyckung der Temperatur und der Tageslaumlnshyge so nimmt zB die Anzahl produktiver

Halme mit zunehmender Temperatur ab (Vollmer 1986)

Im Gegensatz zu der Entwicklung in Schleswig-Holstein und in begrenztem Umfang auch in Niedersachsen und Nord-rhein-Westfalen haumllt die Ertragsentwick-lung fuumlr Weizen in den suumldlichen Bundes-laumlndern Baden-Wuumlrttemberg und Bayern mit der bundesweiten Ertragssteigerung nicht mit waumlhrend 1980 die Ertraumlge mit475 bzw 479 dt ha-1 den 498 dt ha-1 des westdeutschen Durchschnittes noch nahe kamen konnten seitdem nicht mehr Er-tragssteigerungen von jaumlhrlich 1 dt ha-1

erzielt werden (Daten des Statistischen Landesamtes Baden-Wuumlrttemberg und BMELV zitiert in LEL 2005 bzw aus LfStaD zitiert in Stmlf 2006) In den letz-ten Jahren betrug die jaumlhrliche Produkti-onssteigerung im kontinentaleren Klima Bayerns sogar nahezu Null (Klimazwei 2007) Experten vermuten hier bereits Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen (muumlndliche Mitteilung Prof Maidl TU-Muumlnchen 2006) Wie im Fall von Schles-wig-Holstein sind allerdings auch produk-tionstechnische Daten zu beruumlcksichtigen wie die im Durchschnitt geringere Hof-groumlszlige in Suumlddeutschland (Statistisches Bundesamt 2006a) die Bewirtschaftung von Grenzertragsstandorten und der relativ hohe Anteil bzw Anzahl an Nebener-werbshoumlfen (DLG 2000) Holz (2007) der auch in Nordrhein-Westfalen in den letzten Jahren stagnierende Winterweizen-ertraumlge beobachtete fuumlhrt als weitere Fak-toren ackerbauliche Veraumlnderungen an wie zB die Umstellung auf Mulchsaat und den ua auf Grund niedriger Agrar-preise stark gesunkenen Einsatz von Pesti-ziden sowie die hohe Wertschaumltzung resis-

tenter Weizensorten mit geringeren Er-tragszuwaumlchsen bei den Sortenpruumlfungen

Einschraumlnkend muss festgehalten werden dass neben der Quantitaumlt selbstverstaumlnd-lich auch die Qualitaumlt ein wichtiges Krite-rium ist so fuumlhrte zB die feuchte Witte-rung zur Ernte 2005 in Schleswig-Holstein zu Mehrkosten wegen der Notwendigkeit der Trocknung und zum Teil geminderter Qualitaumlt (MLUR 2006a) Daruumlber hinaus unterscheiden sich E- A- B- und C-Weizen sowohl in ihren Hektarertraumlgen als auch in ihren Deckungsbeitraumlgen Aller-dings erbringen moderne A-Weizensorten zunehmend B-Weizenertraumlge (Boumlse2006a) und beide mittlerweile fast so viel wie Hochertrags-Futterweizen (Muumlnzingund Lindhauer 2006) Waumlhrend der noch deutlich ertragsaumlrmere E-Weizen seine Hauptanbaugebiete im sommerkontinenta-len Anbaugebiet in Bayern und in den oumlst-lichen Bundeslaumlndern findet haben Schleswig-Holstein Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen den houmlchsten Anteil an B- und C-Weizen (Seling und Lindhau-er 2006 Muumlnzing und Lindhauer 2006)

Gerste (Hordeum vulgare)

Wintergerste die bisher uumlberwiegend als Futtermittel aber zunehmend auch als Braugerste eingesetzt wird ist nach Win-terweizen die zweitwichtigste Anbaukultur in Deutschland (s Abbildung 12b) Ihre Anspruumlche an den Boden liegen zwischen Weizen und dem genuumlgsamen Roggen (Becker und Wetzel 1986) Auszligerdem ist Wintergerste auf Grund der Begrannung35

35 Grannen bewirken durch Verdunstung eine starkeAbkuumlhlung der Aumlhre so dass uumlber mehrere Tage Ma-ximaltemperaturen von uumlber 33degC im Schatten (dh



weniger hitzeempfindlich als Winterweishyzen und auch der spezifische Wassershyverbrauch ist geringer da ein groumlszligerer Teil der vegetativen Entwicklung bereits im Herbst und Winter vollzogen wird (Schoumlnberger und Kropf 2000) Wintershygerste kann somit erfolgreich auf leichten tiefgruumlndigen Boumlden mit ausreichender Wasser- und Naumlhrstoffversorgung angeshybaut werden Limitierend fuumlr ihre geograshyphische Ausbreitung ist ihre nur maumlszligige Frostresistenz Fuumlr gute Ertraumlge sind ein feucht-kuumlhler Witterungsverlauf im Fruumlhshyjahr entscheidend sowie maumlszligige Temperashyturen waumlhrend der Kornfuumlllung bei guter Wasser- und Naumlhrstoffversorgung und ausreichenden Lichtintensitaumlten

Im Jahr 2005 betrug die gesamte Anbaushyflaumlche 13 Millionen Hektar wobei die Hauptanbaugebiete der Wintergerste in Bayern liegen gefolgt von Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen Der mehrjaumlhrishyge (2000-2005) durchschnittliche Hektarshyertrag im Bundesgebiet liegt mit 64 dt ha-1

auf Grund deutlich niedrigerer Ertragssteishygerungen von jaumlhrlich nur 07 dt ha-1 waumlhshyrend der letzten 50 Jahre zwar deutlich unter dem von Winterweizen andererseits ist Wintergerste die einzige Kultur die in den letzten 10 Jahren einen positiven Ershytragstrend aufweist (Datenerhebung BMELV 2006 uumlberarbeitet von Friedt 2007) Die niedrigsten Hektarertraumlge wershyden wieder in Brandenburg und in den suumldlichen Bundeslaumlndern erzielt die houmlchsten in Schleswig-Holstein (sTabelle 4) Guumlnstig wirken dort neben den bereits angesprochenen agrarstrukturellen Faktoshyren auch die laumlngeren Tage und die

45-50degC in Aumlhrenhoumlhe) toleriert werden so lange Wasser aus dem Boden verdunstet werden kann

gleichmaumlszligige langsame Abreife der Winshytergerste wodurch in Hochertragsregioshynen wie zB der Ostholstein Ertraumlge von 90-110 dt ha-1 erzielt werden koumlnnen (Schoumlnberger und Kropf 2000a)

Sommergerste hat relativ geringe klimatishysche Anspruumlche was sich ua in ihrer breiten geographischen Verbreitung wishyderspiegelt (Knopf 1986) Selbst in unshyguumlnstigen Lagen kann sie auf Grund ihrer kurzen Vegetationszeit und des geringen Wasserbedarfes noch befriedigende Ertraumlshyge bringen Dabei ist das erreichbare Ershytragsniveau eng mit der Vegetationszeit der Sommergerste korreliert je laumlnger dieshyse auf Grund fruumlhen Aussaumlens und niedrishyger Temperaturen dauert desto houmlhere Ertraumlge koumlnnen erreicht werden Nach Chmielewski und Koumlhn (1999) wird ca 60 der Ertragsvariabilitaumlt der Sommershygerste durch meteorologische Variablen erklaumlrt waumlhrend die Kornanzahl pro Aumlhre waumlhrend der Aumlhrenbildung und -entwicklung im Mai bestimmt wird wird im Juni waumlhrend der Reduktion der Schosshyser die Aumlhrendichte festgelegt und im Juni und Juli das Korngewicht waumlhrend der Kornfuumlllung Dabei reagiert Sommergerste im Gegensatz zu anderen Getreidearten erst auf Temperaturen uumlber 35degC mit Notshyreife Allerdings ist fuumlr Braugerste hoher Qualitaumlt im Gegensatz zu Futtergerste ein ausgeglicheneres Klima notwendig

An den Boden stellt Sommergerste dageshygen wegen ihrer kurzen Vegetationszeit relativ hohe Anspruumlche Fruumlher galten deswegen die fruchtbaren Loumlszligboumlden als typische Standorte fuumlr Sommergerste aus denen sie wegen ihres im Vergleich zu Weizen geringeren Deckungsbetrages jeshy

doch verdraumlngt wurde Auf leichteren Bouml-den wird bei ausreichender Duumlngung man-gelnde Wasserhaltefaumlhigkeit zT durch Beregnung ausgeglichen Auf Grund der geringsten Ertragszuwaumlchse unter den Ge-treidearten ist der Sommergerstenanbau in Deutschland seit Jahrzehnten ruumlcklaumlufig

Sommergerste wird bundesweit auf etwas uumlber 600 000 Hektar angebaut Die Haupt-anbaugebiete liegen in Bayern Nieder-sachsen Baden-Wuumlrttemberg und Rhein-land-Pfalz und der durchschnittliche Er-trag liegt bei 48 dt ha-1 (2000-2005)

Roggen (Secale cereale)

Roggen besitzt im Vergleich zu anderen Getreidearten die houmlchste Kaumllteresistenz und die geringsten Waumlrmeanspruumlche waumlh-rend er Kahlfroumlste bis -25degC uumlbersteht reagiert er sogar empfindlich auf hohe Temperaturen Demzufolge befinden sich die Anbauschwerpunkte in den kuumlhleren Klimaten Mittel- und Nordeuropas Die hohe oumlkologische Anpassungsfaumlhigkeit von Roggen an verschiedenste Boumlden geht ua auf die hohe Leistungsfaumlhigkeit seines Wurzelsystems die fruumlhe phaumlnologische Pflanzenentwicklung sowie die lange Kornfuumlllungsphase zuruumlck Auch hinsicht-lich der Anforderungen an die Vorfrucht stellt Roggen die anspruchloseste Getrei-deart dar (Honermeier 2000)

Die Anbauflaumlchen von Roggen in Deutschland sind seit Jahren ruumlcklaumlufig wurden in der alten BRD in den 50ger Jah-ren noch uumlber 15 Millionen Hektar Rog-gen angebaut (Wetzel 1986) waren es im Jahre 2000 im gesamten Bundesgebiet ca 840 000 ha und 2005 ndash nach Wegfallen

der Roggenintervention 2004 ndash nur noch ca 550 000 ha Roggen wird va auf den leichten Boumlden Brandenburgs Nieder-sachsens und Mecklenburg-Vorpommerns angebaut (Tabelle 4) Auf Grund seiner guten Eignung als Energiepflanze (s Kap 3522) koumlnnte sich sein Anbau in Zukunft wieder uumlber die unguumlnstigeren Produkti-onsstandorte hinaus ausdehnen der Hek-tarertrag faumlllt bei den traditionellen Sortenmit durchschnittlich 53 dt (2000-2005) allerdings relativ gering aus

Mais (Zea mays)

Als waumlrmeliebende und frostempfindliche C4-Pflanze (s auch Kap 4121) hat Mais relativ hohe klimatische Anspruumlche Koumlr-nermais der etwas anspruchsvoller alsSilomais ist keimt erst ab 8degC Bodentem-peratur und waumlchst zuumlgig bei mehr als 10degC (Meszligner 2000 Hugger 2005b) Demzufolge ist eine rasche Bodenerwaumlr-mung im Fruumlhjahr notwendig um ein zei-tiges Aussaumlen zu ermoumlglichen Koumlrnermais braucht in Abhaumlngigkeit von der Sorte und des Trockensubstanzgehaltes Waumlrme-summen zwischen taumlglich 1580 und 1630degC Silomais dagegen nur 1450 bis 1550degC fuumlr jeweils fruumlhes bis mittelfruumlhesSortiment (KWS Saat AG 2006) Da unter 6degC und uumlber 30degC kein Wachstum statt-findet werden nur die Tageswerte inner-halb dieser Grenzen beruumlcksichtigt

Dagegen stellt Mais relativ geringe An-spruumlche an den Boden solange Staunaumlsse und schwere (Ton-) Boumlden nicht die Er-waumlrmung behindern (Meszligner 2000 Hil-bert 1986) Der Wasserbedarf ist bei Mais als C4-Pflanze mit einem Transpirations-koeffizienten von 200 l kg-1 Trockenmasse



deutlich geringer als bei den Getreidesorshyten des C3-Typs Dennoch fuumlhrt Wassershymangel im Juli und August vor allem auf leichten Boumlden immer wieder zu Ershytragseinbuszligen

Mais wird in der Bundesrepublik Deutschshyland verstaumlrkt seit Mitte der 50er Jahre bzw seit den 60ger Jahren angebaut (Hilshybert 1986 Meszligner 2000) Ermoumlglicht wurde dies durch die intensive Zuumlchtung von Maishybriden fuumlr europaumlische Klimashygebiete Fortschritte bei der chemischen Unkrautbekaumlmpfung wie insbesondere die Entwicklung der Triazine sowie einen groumlszligeren Mechanisierungsgrad in der Landwirtschaft So stiegen die Durchshyschnittsertraumlge seit den 60er Jahren bei Silomais von ca 75 dt ha-1 auf uumlber 150 dt ha-1 Gesamttrockenmasse bei Koumlrnermais von ca 30 auf rund 90 dt ha-1 Kornertrag (Alber 1996 zitiert in Messner 2000) Auch heutzutage ist der Zuumlchtungsfortshyschritt fuumlr Mais deutlich groumlszliger als bei anshyderen Kulturarten (Hugger 2005a) Neben der relativ neuen Nutzung in Biogasanlashygen wird Mais traditionell in der uumlberwieshygend hofeigenen Veredelungswirtschaft eingesetzt wo er durch seine hohen Bioshymasseertraumlge und die vielseitige Verwenshydung fuumlr Rinder- Schweine- und Gefluumlshygelhaltung einen hohen Stellenwert beshysitzt Demzufolge konzentrierte sich der (Silo-) Maisanbau bisher uumlberwiegend auf die Bundeslaumlnder Bayern und Niedersachshysen mit einer groszligen Anzahl an Veredeshylungsbetrieben und guumlnstigen Anbaubeshydingungen fuumlr Mais (Tabelle 4) Mit 13 Millionen Hektar Flaumlche im Jahr 2005 dominiert in Deutschland der Anbau von Silomais einschlieszliglich Gruumlnmais Koumlrshynermais kam im selben Jahr nur auf 04

Millionen Hektar Neben dem houmlheren Waumlrmebedarf kommen als weitere Limishytierung fuumlr den Koumlrnermais- bzw Kolben-Korn-Mix -Anbau (Corn-Cob-Mix CCM) Trocknungskosten36 hinzu die in Zeiten hoher Energiepreise den Anbau im Vershygleich zu Winterweizen oder Raps unwirtshyschaftlich werden lassen koumlnnen (Hugger 2005b) Auch auf Grund des hohen Ernteshyrisikos stagniert der Koumlrnermaisanbau seit Anfang der 90ger Jahre bundesweit (Schuumlttert und Hensche 2000) dagegen nimmt er in den noumlrdlichen Bundeslaumlndern auf insgesamt allerdings noch niedrigem Niveau in den letzten Jahren zu Der Anshybau von Koumlrnermais ist vor allem fuumlr die Schweinemast interessant ua auch weshygen der guten Verwertbarkeit der Guumllle

Sonstige Getreidearten

Triticale (Triticosecale spec) ist das Kreuzungsprodukt von Weizen und Rogshygen und liegt in seinen Anspruumlchen zwishyschen denen der beiden Eltern (Honermeishyer 2000) Dabei sind die Eigenschaften stark vom Sortentypus abhaumlngig Insgeshysamt haben sich die hohen Erwartungen die positiven Eigenschaften beider Linien vereinen zu koumlnnen dh die Ertrags- und Samenqualitaumlt des Weizens sowie die Anshyspruchslosigkeit und Winterhaumlrte des Roggens nicht vollstaumlndig erfuumlllt Auf Grund seiner guten Verwertungsmoumlglichshykeiten in der Schweinefuumltterung und Roshybustheit konnte sein Flaumlchenanteil im Ashyckerbau dennoch ausgedehnt werden (Buchner 2000) Gute Ertragsleistungen erzielt Triticale vor allem auf Weizenshy

36 Die Kornfeuchte muss fuumlr die Lagerung auf 15 reduziert werden

Grenzertragsstandorten der Vor- und Mit-telgebirge 2005 betrug die Anbauflaumlche in Deutschland 481 000 Hektar und der mitt-lere Hektarertrag 557 dt

Hafer (Avena sativa) hat von allen Som-mer-Getreidesorten den houmlchsten Wasser-bedarf und ein niedriges Temperaturopti-mum zwischen 14 und 18degC Bereits ab 27degC wird das Ertragsniveau durch ab-nehmende Nettoassimilation begrenzt (Schoumlnberger und Kropf 2000a) Hafer wurde im Jahr 2005 auf 210 000 Hektar im Bundesgebiet angebaut Der mittlere Hektarertrag betrug im gleichen Jahr 459 dt Auch bei Hafer liegen die Ertraumlge im kuumlhl-feuchten Norden houmlher als im Suumlden in den Hochertragsgebieten Ostholsteinserreichen sie sogar 90 dt ha-1 Damit wirddeutlich dass das Ertragspotential von Hafer selten im vollen Umfang genutzt wird Dies liegt neben der Verdraumlngung von Hafer durch ertragreichere Getreidear-ten auch an der relativen Ertragsunsicher-heit von Hafer die auf Aussaatverschie-bungen unzureichende Wasserversorgung und hohe Temperaturen zuruumlckgeht

332 Blattfruumlchte

Bei den Blattfruumlchten handelt es sich imAllgemeinen um nicht-determinierte Kul-turarten Folglich werden in Anbaugebie-ten mit einer laumlngeren Vegetationsperiode und houmlheren Temperatursummen bei aus-reichender Wasser- und Naumlhrstoffversor-gung potentiell houmlhere Ertraumlge erzielt

Kartoffel (Solanum tuberosum)

Fuumlr hohe Kartoffelertraumlge ist eine gleich-maumlszligige Wasserversorgung wichtig Ent-scheidend ist dabei eine ausreichende Wasserzufuhr in der Zeit vom Auflaufen bis zur Bluumlte waumlhrend der die Kartoffelden houmlchsten Wasserbedarf hat Demzu-folge gehen Ertragsschwankungen ia aufeine unterschiedliche Wasserversorgung waumlhrend der Vegetationsperiode zuruumlck Bei einem relativ hohen Naumlhrstoffbedarfhat die Knolle recht geringe Anspruumlche an den Boden sie gedeiht auf fast allen Bouml-den wobei ihr jedoch schwere Boumlden Schwierigkeiten bereiten Auch steinige Boumlden setzen dem maschinellen Kartoffel-anbau Grenzen Insgesamt betrachtet sind humose lockere Boumlden die sich rasch er-waumlrmen am besten fuumlr den Kartoffelanbau geeignet (Putz 2000)

Auf Grund von Aumlnderungen in den Ernaumlh-rungsgewohnheiten Umstellung der Schweinemast auf Mais und andere Fut-tergetreide sowie bedeutenden Ertragsstei-gerungen ist die Entwicklung der Anbau-flaumlche der Kartoffel seit Jahren ruumlcklaumlufig(Putz 1986 und 2000) Uumlber betraumlchtliche Jahr-zu-Jahr-Ertragsschwankungen hinaus unterliegt der Kartoffelanbau auch wegen der hohen finanziellen Vorleistungen bei den variablen Kosten sowie dem hohen Preisrisiko auf Grund einer fehlenden Marktordnung einem hohen Risiko Einer weiteren Abnahme des Kartoffelanbaus wurde mit dem Vertragsanbau entgegen-gewirkt (Schuumlttert und Hensche 2000)

Im Jahr 2005 wurden im gesamten Bun-desgebiet auf 277 000 Hektar Kartoffeln angebaut mit einem durchschnittlichen Ertrag von 420 dt ha-1 ndash im Vergleich dazu



waren es in den 50ger Jahren in der alten Bundesrepublik noch 22 Millionen Hektar (Putz 1986) Fruumlhe Speisekartoffeln stelshylen nur ca 5 der Produktion dar und werden deshalb hier nicht weiter beruumlckshysichtigt Hauptanbaugebiete der Kartoffel liegen mit knapp 50 der bundesweiten Anbauflaumlche und Produktion in Niedershysachsen gefolgt von Bayern mit knapp einem fuumlnftel der Anbauflaumlche (s Tabelle 4) aber nur ca 15 der Erntemenge Die houmlchsten Hektarertraumlge (2000-2005) ershywirtschafteten die landwirtschaftlichen Betriebe in Nordrhein-Westfalen gefolgt von Niedersachsen

Zuckerruumlbe (Beta vulgaris ssp maritima)

Die Zuckerruumlbe deren Wildformen aus dem Mittelmeergebiet stammen stellt hoshyhe Anspruumlche an Klima Boden und Pflege (Bornscheuer 1986 Windt und Holtschulshyte 2000) Dies hat ihr ndash auch auf Grund ihrer groszligen wirtschaftlichen Bedeutung ndash die Bezeichnung der bdquoKoumlnigin unter den Ackerkulturenldquo eingebracht Der ideale Standort ist ein tiefgruumlndiger steinarmer und humusreicher Lehmboden der gut durchluumlftet und locker ist Daher findet man die Zuckerruumlbe vorwiegend auf den fruchtbaren Boumlrden Niedersachsens Sachshysen-Anhalts und Sachsens aber auch in warmen Regionen Suumlddeutschlands und im Rheinland

Noch anspruchsvoller als der Mais wershyden fuumlr eine gute Ruumlbenernte Waumlrmeshysummen zwischen 2500 und 2900degC benoumlshytigt Waumlhrend der Hauptwachstumsperiode sind 25degC optimal fuumlr die Bildung des Zuckergehaltes allerdings nur 20-23degC Dabei beeinflusst die Temperatur den Zushy

ckergehalt besonders in den letzten Vegeshytationswochen bei niedrigen Nachttempeshyraturen steigt der Zuckergehalt an da die Veratmung gebremst ist (Bornscheuer 1986 Windt und Holtschulte 2000) Die Zuckerruumlbe hat ndash trotz eines mit 200 l kg-1

TM recht geringen Transpirationskoeffishyzienten ndash auf Grund der hohen Biomasseshyerzeugung einen relativ hohen Wasserbeshydarf Damit wird fehlender Niederschlag in Ostdeutschland in den meisten Faumlllen zum ertragsbegrenzenden Faktor was sich in niedrigen Zuckerertraumlgen widerspiegelt Da im Zuckerruumlbenanbau haumlufig bewaumlssert wird entscheidet neben standoumlrtlichen Faktoren allerdings auch die Infrastruktur fuumlr Bewaumlsserung uumlber die Ertragsleistung

Von insgesamt 444 000 Hektar Anbauflaumlshyche im Jahre 2005 befand sich ca ein viershytel in Niedersachsen gefolgt von Bayern und Nordrhein-Westfalen (s Tabelle 4) Bei hoher Flaumlchen- und Arbeitsproduktivishytaumlt steht einer weiteren Zunahme des Anshybaus vor allem die Kontingentierung inshynerhalb der EU entgegen Der mittlere Hektarertrag betrug im selben Jahr 584 dt ha-1 wobei die Ertraumlge jedoch regional groszligen Schwankungen unterliegen einem langjaumlhrigen Trend folgend (Bornscheuer 1986) werden die groumlszligten mittleren Ertraumlshyge (2000-2005) in Bayern registriert an zweiter bzw dritter Stelle rangiert Baden-Wuumlrttemberg und Rheinland-Pfalz Dies ist ein Ergebnis der houmlheren Waumlrmesumshymen in Suumlddeutschland und spiegelt sich auch im Europaumlischen Vergleich wider hier nimmt Deutschland eine Mittelstelshylung ein Spitzenertraumlge werden unter den besonders guumlnstigen klimatischen Bedinshygungen ua Frankreichs und der Niedershylande erzeugt der geringste Zuckerertrag

wird ua in Irland erzeugt (European Commission 2005 Jones et al 2003)

Raps (Brassica napus)

Im Gegensatz zur Zuckerruumlbe findet Win-terraps in den noumlrdlichen Bundeslaumlndern mit maritimem Klimaeinfluss optimaleAnbaubedingungen (Luumltke-Entrup 1986a Makowski 2000a) Neben den kuumlhlen Sommertemperaturen wirkt sich auch die hohe relative Luftfeuchtigkeit die den Wasserhaushalt schont guumlnstig fuumlr die Ertragsbildung aus Des Weiteren stellt Raps hohe Anspruumlche an die Tiefgruumlndig-keit und den Garezustand des Bodens was sich ua in der Korrelation zwischen Bo-denguumlte und Ertrag ausdruumlckt Der pH-Wert sollte moumlglichst im neutralen Be-reich liegen Als Vorfrucht fuumlr Raps eig-nen sich alle fruumlh-raumlumenden Anbaukultu-ren ndash idealer Weise Fruumlhkartoffeln ndash um eine ausreichende Jugendentwicklung imHerbst und damit eine ausreichende Ab-haumlrtung fuumlr die Wintermonate zu garantie-ren Wenig geeignet als Vorfruumlchte sind spaumlt raumlumende Getreidesorten wie zB Winterweizen oder Hafer Raps besitzt eine geringe Winterfestigkeit wodurch insbesondere in weiten Teilen der oumlstli-chen Bundeslaumlnder durch Kahlfroumlste die Gefahr des Auswinterns besteht Ein wei-terer Nachteil von Getreide vor Raps liegt in dem hohen CN-Verhaumlltnis des Strohes das jedoch durch Stickstoffgaben verbes-sert werden kann

Winterraps wurde in Deutschland im Jahr 2005 auf einer Flaumlche von rund 13 Milli-onen Hektar angebaut und befand sich damit in der gleichen Groumlszligenordnung wie der Anbau von Wintergerste und Silomais

Der Anbau von Sommerraps und Ruumlbsen macht weniger als 2 des gesamten Raps- und Ruumlbsenanbaus dar und wird hier nicht naumlher behandelt Mecklenburg-Vorpommern besitzt die groumlszligte Anbauflauml-che und zusammen mit Schleswig-Holstein auf Grund der guumlnstigen klimati-schen Bedingungen die houmlchsten Hektarer-traumlge (s Tabelle 4) Wegen des hohen Vorfruchtwertes von Raps innerhalb ge-treidereicher Fruchtfolgen und seiner zu-nehmenden Vermarktung als Energie-pflanze (s Kapitel 3522) steigen die Anbauflaumlchen jedoch bundesweit

Sonstige Blattfruumlchte

Die Sojabohne (Glycine soja) hat als Lie-ferantin hochwertigen Eiweiszliges und Oumlles viele Verwendungsmoumlglichkeiten und entwickelte sich deshalb im Weltmaszligstabzur Leguminose mit der umfangreichsten Anbauflaumlche (Makowski 2000b) Diese frostempfindliche Kurztagspflanze37 hat hohe klimatische Anspruumlche so sollte die Temperatur nach Vegetationsbeginn moumlg-lichst schnell Werte von 8-10degC erreichen um eine fruumlhe Aussaat zu ermoumlglichenWaumlhrend der Entwicklung bis zur Ernte sind Temperaturen von 16-18degC ideal Sinken die Temperaturen zum Bluumlhbeginn unter 8degC findet keine Befruchtung statt und die Bluumlten werden abgeworfen Waumlh-rend der Zeit zwischen Bluumlte und Beginn der Kornausbildung sind auch houmlhere Nie-derschlaumlge erforderlich Ansonsten sind die Anspruumlche der relativ trockenstressto-leranten Sojabohne an die Wasserversor-gung eher gering

37 Unter Langtagbedingungen wird die vegetativeEntwicklung gefoumlrdert und die generative verzoumlgert



In Deutschland ist ihr Anbau bisher marshyginal mit der Verfuumlgbarkeit bzw Zuumlchshytung fruumlhreifer und tagneutraler Sorten koumlnnte sich der Sojabohnenausbau in Deutschland jedoch etablieren

333 Gruumlnland

Dauergruumlnland findet sich vor allem in folgenden Lagen in Kuumlstennaumlhe sowie in den houmlheren Lagen der Mittelgebirge und Suumlddeutschlands mit houmlheren Niedershyschlaumlgen niedrigeren Temperaturen und einer kuumlrzeren Vegetationsperiode unter unguumlnstigen Wachstumsverhaumlltnissen bei mangelnder Entwaumlsserung Staunaumlsse und Uumlberschwemmung und auf schweren flachgruumlndigen oder steinigen Boumlden soshywie in Hanglage (Pierre und Rieder 2000) Die Zusammensetzung der Gruumlnshylandgesellschaften ist in Abhaumlngigkeit der Nutzung bzw Nutzungshaumlufigkeit als Weide oder Maat und des Klimas stark variabel (Luumltke-Entrup 1986b) Waumlhrend in Norddeutschland grasreiche Mischunshygen dominieren werden in Suumlddeutschshyland Leguminosen und Kraumluter staumlrker durch die hohe Lichteinstrahlung in houmlheshyren Lagen gefoumlrdert Allerdings werden Klee-Gras-Mischungen zunehmend durch die houmlhere Produktivitaumlt reiner Grasmishyschungen und von Silomais verdraumlngt ndash es sei denn houmlhere Protein- und Naumlhrstoffshygehalte (insbesondere von P K und Ca) von Leguminosen-Beimischungen werden angestrebt Daruumlber hinaus uumlberwiegt im maritimen norddeutschen und nordwestshydeutschen Klimabereich die Weidenutshyzung in Suumlddeutschlands kontinentalerem Klima mit ausgepraumlgter Sommerdepressishy

on im Wachstum die Wiesen-Schnittnutzung

Allgemein gilt dass der Boden einen geshyringen Einfluss auf die Zusammensetzung des Pflanzenbestandes hat entscheidend sind dagegen die Wasser- und Naumlhrstoffshyversorgung sowie die Bewirtschaftung In Bezug auf die Wasser- und Waumlrmeversorshygung gilt die Faustregel dass Houmlchstertraumlshyge bei warmem Fruumlhjahr und feuchtem Sommer erwirtschaftet werden niedrige Ertraumlge im gegenteiligen Fall Wegen des hohen Einflusses der Jahreswitterung auf die Produktivitaumlt von Gruumlnlandstandorten ist auch die Verbesserung der Ertragsleisshytung durch Zuumlchtungsfortschritte im Gruumlnshyland im Vergleich zu Ackerkulturen schwerer zu dokumentieren Ein weiterer Faktor ist die staumlrkere Heterogenitaumlt der Gruumlnland-Pflanzenbestaumlnde Neben der Futtermenge sind der Rohfaser- sowie der Rohproteingehalt fuumlr den Futterwert bzw die physiologische Verdaulichkeit entshyscheidend ersterer nimmt mit zunehmenshydem Pflanzenwachstum zu letzterer ab

Von den 49 Millionen Hektar Dauergruumlnshyland in Deutschland im Jahr 2005 waren 41 Millionen Hektar intensiv bewirtschafshytete Wiesen und Maumlhweiden Der Rest sind extensiv bewirtschaftete Weiden Hushytungen und Streuwiesen Etwa ein viertel der Gruumlnlandflaumlchen finden sich im Flaumlshychenstaat Bayern an zweiter Stelle befinshydet sich Niedersachsen (s Tabelle 4) Dashybei wurde in Bayern laut BN seit 1980 der Gruumlnlandanteil um 220 000 Hektar redushyziert und in Wald oder Ackerland fuumlr den boomenden Anbau von Energiepflanzen wie Mais umgewandelt (s Kap 3522) Mit dem Wegfallen der Milchquoten 2015

koumlnnte sich diese Entwicklung noch be-schleunigen was gravierende Auswirkun-gen auf das Landschaftsbild und den Tou-rismussektor haben wird der in Bayern von der Freilandtierhaltung profitiert (Et-scheid 2007) Wie aus derselben Tabelle ersichtlich unterscheidet sich nicht nur die Groumlszlige der Anbauflaumlchen erheblich zwi-schen den einzelnen Bundeslaumlndern son-dern auch die Houmlhe der Hektarertraumlge Hier fuumlhren Landwirte Niedersachsens mit einem durchschnittlichen Hektarertrag von 108 dt (2000-2005) das Schlusslicht bil-den Landwirte Brandenburgs mit durch-schnittlich nur 55 dt ha-1

334 Sonderkulturen

Obstanbau

Im Allgemeinen haumlngt der Obstbau weni-ger von der Beschaffenheit des Bodens ab sondern vor allem vom Klima und stan-dortunabhaumlngigen soziooumlkonomischenFaktoren Waumlhrend kleinflaumlchiger Streu-obstbau in fast allen Klimaregionen vor-kommt wird groszligflaumlchiger Streuobstbau hauptsaumlchlich in niederschlagsarmen thermischen Gunstraumlumen betrieben Lo-kalklimatisch gesehen sind warme sonni-ge Hanglagen mit geringem Spaumltfrostrisi-ko am guumlnstigsten Das Spektrum der op-timalen Niederschlagsmenge reicht von jaumlhrlich 500 mm (Suumlszligkirsche) bis 750 mm (Pflaume) die Durchschnittstemperatur der Monate Mai bis September sollte nicht unter 16-17degC liegen Der Einfluss des Lichtes dh die Sonnenstundenzahl ist in Mitteleuropa in freiem Gelaumlnde kein be-grenzender Faktor

Guumlnstig sind vor allem Boumlden mit ausrei-chendem Naumlhrstoffgehalt und groszliger Bo-denaktivitaumlt unguumlnstig dagegen schwere dichte Boumlden Moor- sowie mineralische Nassboumlden sehr trockene Sand- und Kies-boumlden und extrem frostgefaumlhrdete Berei-che in Mulden und Senken Hitzestress kann zu Verbraumlunungen Nekrosen Son-nenbrand und Vertrocknen der Fruumlchte fuumlhren Kaumlltestress hat nicht nur direkte Auswirkungen auf den Ertrag durch Erkaumll-tungen und Erfrierungen auch im Folge-jahr schraumlnkt erhoumlhtes Triebwachstum dieErtragsmenge ein

Die Erntemenge fuumlr Marktobst38 beliefsich 2005 auf 11 Millionen Tonnen Wichtigstes Marktobst ist der Apfel der auf ca 31 000 Hektar angebaut wurde und uumlber 085 Millionen Tonnen Ertrag liefer-te Die groumlszligten Anbauflaumlchen finden sich in Baden-Wuumlrttemberg va in der klima-tisch beguumlnstigten Bodenseeregion mitinsgesamt ca 10000 Hektar gefolgt von Niedersachsen (bdquoAltes Landldquo) mit ca 6600 Hektar im Jahr 2005 und Sachsen Die restlichen Anbauflaumlchen verteilen sich relativ gleichmaumlszligig auf das Bundesgebiet Der mittlere Hektarertrag (2000-2005) betrug fuumlr das Bundesgebiet 276 Tonnen Dabei fanden sich die houmlchsten mittlerenErtraumlge in Sachsen (323 t) die niedrigsten im Saarland bzw in Mecklenburg-Vorpommern (182 bzw 188 t)

Neben dem Anbau von Aumlpfeln gewinnt die Produktion von Erdbeeren zunehmend an Bedeutung so wurde ihre Anbauflaumlche in den letzten sechs Jahren um fast 40 auf knapp 13 500 Hektar im Jahr 2005 ausge-dehnt Am bedeutendsten ist der Anbau in

38 ohne Strauchbeerobst einschlieszliglich Erdbeeren



Nordrhein-Westfalen Niedersachsen und Baden-Wuumlrttemberg mit ca zwei Drittel der Anbauflaumlche Die Spannbreite der Ershytraumlge ist recht hoch bei einem durchshyschnittlichen Hektarertrag von 1048 dt (2000-2005) weist Nordrhein-Westfalen die houmlchsten mittleren Ertraumlge mit 1226 dt auf und Brandenburg mit 513 dt die niedshyrigsten

Weinanbau

Auf Grund relativ enger klimatischer Anshyspruumlche ist die Produktion von gutem Wein auf der Nordhalbkugel in etwa auf die Region zwischen dem 40sten und dem 50sten Breitengrad begrenzt (Kartschall et al 2005) Die deutschen Weinanbaugeshybiete liegen damit am noumlrdlichen Rand des europaumlischen Verbreitungsgebietes und konzentrieren sich demzufolge uumlberwieshygend auf den Suumlden und Suumldwesten des Landes Daruumlber hinaus wird durch den bevorzugten Anbau in Flusstaumllern an nach Suumlden ausgerichteten Haumlngen die Sonnenshyeinstrahlung erhoumlht und ein guumlnstiges Mikroklima erzeugt International bekannt ist Deutschland vor allem durch die Proshyduktion von leichteren Weiszligweinen insshybesondere dem Riesling (Mrasek 2004)

Im Jahr 2005 wurden in Deutschland etshywas uumlber 9 100 000 Hektoliter Weinmost von insgesamt 98 875 Hektar Rebflaumlche produziert was einem Mittel von 921 Hektolitern pro Hektar entspricht Davon entfielen fast 90 auf die Anbaugebiete in Rheinland-Pfalz und Baden-Wuumlrttemberg weitere wichtige Weinbaugebiete sind Franken in Bayern und der Rheingau in Hessen Die restlichen Anbaugebiete sind in Bezug auf die produzierte Menge zu

vernachlaumlssigen (Tabelle 4) Dabei schwanken die mittleren Hektarertraumlge (2001-2005) erheblich zwischen den einshyzelnen Anbaugebieten die houmlchsten Ertraumlshyge werden in Rheinland-Pfalz mit 993 hl ha-1 die niedrigsten in Sachsen mit 427 hl ha-1 erwirtschaftet Allerdings ist bei eishynem Qualitaumltsprodukt wie Wein neben der Menge va auch die Qualitaumlt des Produkshytes entscheidend Der houmlchste Anteil an Qualitaumltsweinen mit Praumldikat am Gesamtshymost wird in den Hessischen Weinbaugeshybieten mit knapp uumlber 80 erreicht die baden-wuumlrttembergischen und fraumlnkischen Weinbaugebiete folgen mit 68 bzw 66 In Rheinland-Pfalz mengenmaumlszligig das beshydeutendste Bundesland bei der Weinershyzeugung liegt der Anteil um 8 unter dem Bundesdurchschnitt von 51 Schlusslicht ist das Saarland mit nur 16 Praumldikatswein im Mittel der letzten 5 Jahshyre

Interessanter Weise gibt es seit 2005 die ersten tragenden Weinbaugebiete in Meckshylenburg-Vorpommern was durch die Klishymaerwaumlrmung beguumlnstigt sein duumlrfte Auch ein steigender Anteil an Rotmost spiegelt ndash neben geaumlnderten Praumlferenzen im Konsumentenverhalten (muumlndliche Mitteilung Hr Rupp Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt fuumlr Wein- und Obstbau (LVWO) Baden-Wuumlrttemberg) ndash bereits die Klimaerwaumlrmung wieder da Wein wie kaum eine zweite Kulturart ein Waumlrmeshyzeiger ist und Rotweine mehr Waumlrme beshynoumltigen (Tabelle 5) waren es im Jahr 2000 erst 25 Rotwein so steigerte sich dieser Anteil auf 37 im Jahr 2005

Entsprechend dem Anstieg im Huglin-Index von ca 200 H innerhalb der letzten

Jahrzehnte (zB Kartschall et al 2005) werden in Suumlddeutschland bereits waumlrme-verwoumlhnte Sorten wie zB Cabernet Sau-vignon oder Merlot angebaut (KLARA-Net 2006 Daten des Statistisches Lan-desamtes Rheinland-Pfalz zitiert in Land-wirtschaftskammer Rheinland-Pfalz 2006) Allerdings spielt neben der klimati-schen Eignung auch die Tradition imWeinanbau eine groszlige Rolle waumlhrend die Dominanz von Rotwein (zB TrollingerSchwarzriesling) im Wuumlrttembergischen eine gewachsene Tradition hat ziehen sichentlang des klimatisch beguumlnstigten Rheintals die traditionellen Weiszligweinan-baugebiete Deutschlands (Muumlller-Thurgau Grauburgunder und Riesling Kartschall et al 2005)

Gemuumlseanbau

Auf Grund steigender Nachfrage (DGE 2004) unterlag die Produktion von Gemuuml-se innerhalb der letzten Jahre einer Steige-rung Dabei wurde insbesondere der Spar-gelanbau stark ausgedehnt Anbauflaumlchen traditioneller Gemuumlsesorten wie die ver-schiedenen Kohlgemuumlse sanken dagegen (Hahlen 2006) In Deutschland erfolgt der groumlszligte Anteil des Gemuumlseanbaus im Frei-land Davon befinden sich ca 20 unter Folien die einen fruumlheren Anbau ermoumlgli-chen und eine wichtige Rolle bei der Ab-wehr von Schaumldlingen der Unkrautbe-kaumlmpfung und der Minderung des Produk-tionsrisikos spielen (KTBL 2005) Im Jahr 2005 wurden auf insgesamt 104 800 ha knapp 3 Millionen Tonnen Gemuumlse geerntet Am weitesten verbreitet ist der Freiland-Gemuumlseanbau in Nordrhein-Westfalen gefolgt von Niedersachsen und

Bayern Auf Grund der regional unter-schiedlich vorherrschenden Gemuumlsesorten schwanken die Hektarertraumlge erheblichbei einem bundesweiten Durchschnitt (2000-2005) von 295 Tonnen liegt er in Schleswig-Holstein durch einen hohen Anteil an Weiszligkohl bei 626 t in Sachsen bei nur 158 t

Tabelle 5 Anbaueignung ausgewaumlhlter Rebsor-ten nach dem Waumlrmesummenindex H nachHuglin (aus Kartschall et al 2005 nach Huglin 1978 und 1986) Der Huglin-Index ist eineWaumlrmesumme uumlber Tagesmittel und Tagesma-ximumwerte der Lufttemperatur im Zeitraumvon April bis September

Huglin-Index Ausgewaumlhlte anbauwuumlrdige H Rebsorten Hlt1500 Kein Anbau empfohlen 1500ltHlt1600 Muumlller-Thurgau1600lt Hlt1700 Pinot blanc Gamay noir

Riesling Chardonnay Sylva-1700ltHlt1800 ner Sauvignon blanc Pinot

noir 1800ltHlt1900 Cabernet franc Spaumltburgunder

1900ltHlt2000 Chenin blanc Cabernet Sauvi-gnon Merlot

2000ltH Ugni blanc Grenache Syrah Carrignan Aramon

Der Ertrag im Unterglasanbau lag mit durchschnittlich 964 t ha-1 deutlich houmlher Hier wurden 2005 auf insgesamt 1292 Hektar empfindliche und waumlrmebeduumlrftige Gemuumlsesorten wie va Gurken Tomaten Kopf- und Feldsalat angebaut Die Haupt-anbaugebiete liegen mit 34 der Unter-glasanlagen in Baden-Wuumlrttemberg ge-folgt von Bayern und Nordrhein-Westfalen Die Hektarertraumlge wiesen in-nerhalb der letzten Jahre einen positiven Trend auf



Sonstige Kulturen

Die Produktion von Zierpflanzen nahm zwischen 2000 und 2004 mit einer Erweishyterung der Anbauflaumlchen um uumlber 30 beachtlich zu Dabei ging gleichzeitig der Unterglasanbau zugunsten des Freilandanshybaus zuruumlck der 2004 etwas uumlber 7600 Hektar von bundesweit insgesamt fast 10200 Hektar ausmachte Begleitet wurde dieser Wandel von einem Ruumlckgang der Produktion empfindlicher Topfpflanzen unter Glas und einer Zunahme des Freishylandanbaus robusterer Zierpflanzen wie va Erika und Rosengewaumlchsen Am staumlrksten verbreitet ist die Zierpflanzenshyproduktion in Nordrhein-Westfalen mit fast 40 der bundesweiten Anbauflaumlchen gefolgt von Niedersachsen Bayern und Baden-Wuumlrttemberg

Baumschulen wurden im Jahr 2004 von ca 1 der landwirtschaftlichen Betriebe auf insgesamt 25520 Hektar bewirtschafshytet Im Vergleich zum Jahr 2000 verzeichshyneten die Anbauflaumlchen damit ein leichtes Plus von 3 Die Baumschulen dienen in erster Linie der Produktion von Ziergehoumllshyzen und Baumlumen fuumlr staumldtische Gruumlnanlashygen Erst danach rangiert die Aufzucht von Forst- und Weihnachtsbaumlumen Obstbaumlushymen und gaumlrtnerischen Ziergehoumllzen wie zB Rosen Die Baumschulen konzentrieshyren sich auf die Laumlnder Niedersachsen Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein mit uumlber 60 der bundesweiten Flaumlchen

Auf Grund ihrer relativ hohen Wertschoumlpshyfung ist noch der Anbau von Heil- und Gewuumlrzpflanzen Hopfen und Tabak ershywaumlhnenswert Heil- und Gewuumlrzpflanzen wurden 2005 auf 6300 Hektar in Deutschshy

land angebaut wobei mehr als die Haumllfte des Anbaus in Bayern Thuumlringen und Hessen erfolgt Wichtigstes Anbaukriterishyum ist die Kontaminationsfreiheit des Standortes weitere wichtige Produktionsshybedingungen sind guumlnstige Trocknungsshykosten (KTBL 2005) Hopfen wurde 2005 auf insgesamt 17300 Hektar angebaut Dabei erfolgt uumlber 80 der Produktion auf den tiefgruumlndigen lehmigen Sandboumlden der Hallertau in Bayern weitere Anbaushygebiete finden sich in Tettnang am Bodenshysee in Baden-Wuumlrttemberg und in der Elshybe-Saale-Region Sachsens Sachsen-Anhalts und Thuumlringens (KTBL 2005) Der Waumlrme liebende Tabak wurde 2005 auf 4600 Hektar angebaut wovon uumlber 80 auf Anbauregionen in Baden-Wuumlrttemberg Rheinland-Pfalz und Bayern entfallen

335 Der Hitzesommer 2003 (2006) als Beispiel von Extremwirshykungen auf die pflanzliche Produktion

Auf Grund der in den vorangegangenen Kapiteln dargestellten spezifischen Witteshyrungsanspruumlche der betrachteten Kulturen fiel die Ertragsdepression im Hitzesommer 2003 (bzw 2006) entsprechend untershyschiedlich aus Zusaumltzlich traten in diesem Jahr haumlufig Kahlfroumlste im Februar bzw Trockenheit seit Februar auf was die Entwicklung der Kulturen bereits vor der sommerlichen Duumlrreperiode beeintraumlchtigshyte (ProClim 2005) Da der Hitzesommer 2003 haumlufig als Vorausschau auf kuumlnftige Klimabedingungen gewertet wird geben die in diesem Jahr beobachtete Ertragsreshyaktionen Hinweise auf zukuumlnftige Auswirshy

kungen von Klimaveraumlnderungen auf die naumlher im Kapitel 46 eingegangen wird

Getreide

Fuumlr Winterweizen betrugen die Ertragsein-buszligen bundesweit 12 (Tabelle 4) Be-sonders hoch waren sie auf Grund der haumlu-fig unguumlnstigeren Standortbedingungen in Brandenburg und Sachsen Auch in den suumldlichen Bundeslaumlndern lagen die Ertraumlge unter dem bundesweiten Durchschnitt Am houmlchsten waren diese im feuchteren und kuumlhleren Norden und Nordwesten Deutschlands In Schleswig-Holstein zB wurden 2003 mit 86 dt ha-1 noch 95 des mehrjaumlhrigen Ertragsdurchschnittes (2000-2005) erzielt Dieses Nord-Suumldgefaumllle bei Ernteverlusten in Deutschland spiegelt den europaweiten Trend im Jahr 2003 wider (EEA 2004) Dabei waren die Ertragsein-bruumlche bei Winterweizen wie generell fuumlr Winterungen die ihr Wachstum zu Beginn der Hitzewelle 2003 bereits fast abge-schlossen hatten deutlich geringer als bei Sommerungen wie zB Mais

Auch im Sommer 2006 wurden auf Grund des extrem heiszligen und trockenen Julis er-hebliche Ertragseinbuszligen erwartet (LfL 2006) Mit aumlhnlichen Ernteschaumltzungen fuumlr Winterweizen wie im Mittel der letztenJahre und nur wenigen Prozent unter demVorjahresergebnis erfuumlllten sich die Prog-nosen jedoch nicht (BMELV 2006 zitiert in LfL 2006) Zum Teil fuumlhrte der heiszlige Sommer auch zu einer besonderen Getrei-de- bzw Backqualitaumlt (Seling und Lind-hauer 2006) Allerdings fielen die Ernte-ergebnisse regional je nach Wasserversor-gung sehr unterschiedlich aus die groumlszligten Verluste trafen wiederum die Landwirt-

schaft in Sachsen und Brandenburg mit imVergleich zum Vorjahr ca 16 bzw 9 geringeren Getreidehektarertraumlgen (StatBundesamt September 2006 zitiert in LfL 2006) Deutschlandweit betrug der Hektarertrag ca 24 weniger als im Vor-jahr und aumlhnelt damit dem mittleren euro-paumlischen Minderertrag von ca 36 (MARS 2006)

Der Wintergersten-Anbau erlitt im Ex-tremsommer 2003 in fast allen Bundeslaumln-dern drastische Ertragseinbuszligen (Tabelle 4) Der bundesweit gemittelte Minderer-trag lag mit 11 dt ha-1 unter dem mehrjaumlh-rigen Mittel sogar uumlber dem von Winter-weizen mit nur 8 dt ha-1 wofuumlr wahr-scheinlich zusaumltzlich zur sommerlichenDuumlrreperiode Auswinterungsschaumlden und das trockene Fruumlhjahr verantwortlich wa-ren Wie auch schon fuumlr Winterweizen beobachtet verzeichnete Brandenburg gefolgt von Sachsen 2003 die geringsten Hektarertraumlge in Schleswig-Holstein wa-ren diese mit 796 dt im selben Jahr wie-derum recht hoch Im juumlngsten Trocken-jahr 2006 wurden dagegen bundesweit uumlberdurchschnittlich gute Ertraumlge erwirt-schaftet (BMELV 2006 zitiert in LfL 2006) da Wintergerste auf Grund ihrer raschen Entwicklung im Jahresverlauf dem Duumlrrestress weitgehend entging

Sommergerste erlitt 2003 nur in dem durch die anhaltende trockene Hitze und leichte Boumlden besonders vulnerablen Branden-burg Ertragsverluste auf das allerdings nur ca 2 der Anbauflaumlche entfallen Auch in ihrem langjaumlhrigen Feldversuch in Berlin konnten Chmielewski und Koumlhn (1999) die Ertragsvariabilitaumlt von Som-mergerste (sowie Hafer) zu beinahe 60



mit Witterungseinfluumlssen erklaumlren In allen uumlbrigen Bundeslaumlndern ndash und insbesondeshyre in den Hauptanbaugebieten ndash blieben die Ertraumlge stabil und entsprachen mit 48 dt ha-1 dem mehrjaumlhrigen Mittel Im Jahr 2006 in dem sich die Kombination aus einem spaumlten Aussaattermin auf Grund des lang anhaltenden Winters und der extreshymen Hitze im Sommer als unguumlnstig ershywies zeichneten sich dagegen Ertragsvershyluste bei der Sommergerste von knapp 15 im Vergleich zum mehrjaumlhrigen Mitshytel ab die jedoch im Vergleich zu den anshyderen Sommerungen noch relativ gering ausfielen (BMELV 2006 zitiert in LfL 2006) Fuumlr Koumlrnermais und CCM lagen die Ertraumlge in diesem Jahr zB bei ca 18 unter dem mehrjaumlhrigen Durchschnitt (BMELV 2006 zitiert in LfL 2006) Auch im Extremsommer 2003 waren die Einbuszligen mit bundesweit ca 13 bzw 16 fuumlr Silo- bzw Koumlrnermais relativ hoch (Tab 4) mit uumlberdurchschnittlichen Ertragsausfaumlllen in Sachsen-Anhalt Branshydenburg und zT auch Sachsen

Trotz seiner geringen Anspruumlche kam es auch bei Roggen 2003 zu deutlichen Ershytragseinbuszligen von durchschnittlich fast 20 Prozent (Tab 4) was auf den extremen Hitzestress und Wassermangel bereits waumlhrend der Jugendentwicklung zuruumlckshyzufuumlhren war Den groumlszligten Ruumlckgang vershyzeichneten wiederum Brandenburg und Sachsen sowie Bayern

Blattfruumlchte

Bei Kartoffeln fuumlhrten die in diesem Jahr fuumlr Hackfruumlchte besonders unguumlnstigen Witterungsbedingungen zu empfindlichen Ertragseinbuszligen von durchschnittlich 16

(s Tabelle 4) Auch die Hitze machte der Kartoffel zu schaffen die fuumlr eine gute Ertragsentwicklung kalte Naumlchte braucht (muumlndliche Mitteilung Donat-Peter Haumlder von der Universitaumlt Erlangen-Nuumlrnberg 2006) Die staumlrksten Ertragseinbruumlche ershylebte Sachsen mit fast 25 die geringsten wiederum Schleswig-Holstein allerdings auf einem insgesamt niedrigen Ertragsnishyveau Auch fuumlr 2007 werden zT auf Grund der Hitze und Trockenheit im April erhebliche Ertragsverluste erwartet

Der Zuckerruumlbenanbau verzeichnete im Extremjahr 2003 Ernteverluste von bdquonurldquo 9 im Bundesdurchschnitt wobei jedoch Minderertraumlge zum Teil durch relativ houmlshyhere Zuckerwerte kompensiert wurden (Kraus 2004 Buhrmann et al 2004) Die groumlszligten Verluste erlitten mit fast 25 Zushyckerruumlbenproduzenten in Rheinland-Pfalz und Baden-Wuumlrttemberg in Mecklenburg- und Niedersachsen lagen die Ergebnisse dagegen sogar leicht uumlber dem mehrjaumlhrishygen Durchschnitt (2000-2005 s Tabelle 4)

Dagegen erlitt Winterraps im Jahr 2003 wiederum deutliche Ertragseinbuszligen ndash im bundesweiten Mittel 16 Prozent im Vershygleich zum mehrjaumlhrigen Durchschnitt Am geringsten fielen diese in Niedersachshysen und Schleswig-Holstein aus am staumlrksten in Brandenburg (s Tabelle 4)

Gruumlnland

In Brandenburg gefolgt von Sachsen-Anhalt wies auch die Gruumlnlandwirtschaft die niedrigste Produktivitaumlt im Extremjahr 2003 auf selbst im am wenigsten betrofshyfenen Bundesland Mecklenburgshy

Vorpommern lag diese noch 13 unter dem mehrjaumlhrigen Mittel (Tabelle 4) Im bundesweiten Durchschnitt lagen die Er-tragsverluste mit 20 deutlich uumlber denje-nigen der Ackerkulturen was nochmals die Bedeutung des Witterungseinflusses auf die Ertragsentwicklung von Gruumlnland unterstreicht Auch 2006 fuumlhrte die Tro-ckenheit zu einer verringerten Biomasse-produktion und zu der Notwendigkeit der teureren Zufuumltterung (MARS 2006)

Damit bestaumltigen diese auf sehr speziellenWachstumsbedingungen waumlhrend der Ve-getationsperiode 20023 beruhenden Er-tragsdepressionen nur teilweise die lang-jaumlhrigen Beobachtungen von Hertstein et al (1994) nach denen der allgemeine Er-tragstrend bei den Getreidearten beim Grasanbau und im Dauergruumlnland am we-nigsten durch jaumlhrliche Witterungs-schwankungen beeinflusst wird wohinge-gen deren Bedeutung fuumlr Raps und Ruumlb-sen Zuckerruumlben Kartoffeln Silomais Klee und Klee-Gras bis hin zur Luzerne in dieser Reihenfolge zunimmt

Sonderkulturen

Bei Aumlpfeln betrug die Erntemenge 2003 bundesweit 95 des mehrjaumlhrigen Durch-schnitts wobei nur Rheinland-Pfalz be-deutende Ernteverluste erlitt Die Apfel-ernte in Sachsen-Anhalt und Brandenburg war dagegen uumlberdurchschnittlich gut Neben unterschiedlich robusten Sorten spielen hier Aspekte wie Beregnungsmoumlg-lichkeiten Lage im Gelaumlnde39 Baumzahl pro Hektar und Habitus (klein (spalier)-

39 So spielten neben dem Hitzesommer auch spaumlteFroumlste fuumlr die Ertragsverluste 2003 eine Rolle(COPA-COGECA 2003)

bis normalwuumlchsig) eine Rolle da groumlszligere Apfelbaumlume in der Regel uumlber ein entspre-chend groumlszligeres Wurzelsystem verfuumlgen und damit Wasser aus tieferen Boden-schichten erschlieszligen koumlnnen

Die Ertraumlge der Erdbeeren lagen bundes-weit 13 unter dem sechsjaumlhrigen Durch-schnitt mit fast 30 Verlusten in Sachsen und Thuumlringen und 5 mehr Ertraumlgen in Sachsen-Anhalt Dabei wurden geringere Mengen allerdings durch eine gute Quali-taumlt kompensiert Die gleiche Situation stellte sich 2007 nach dem extrem trocke-nen und sonnigen April dar

Auch im Weinanbau hatte das Trockenjahr 2003 geringere Weinmengen zur Folge im bundesweiten Schnitt lagen die Moster-traumlge 11 unter dem mehrjaumlhrigen Mittel (Tabelle 4) Unter den bedeutenden Wein-baugebieten war die Mostmenge am deut-lichsten in Baden-Wuumlrttemberg (19) reduziert am wenigsten in den hessischen Weinbaugebieten (3) Allerdings fuumlhrte der heiszlige Sommer mit einem extrem ho-hen Huglin-Index (Schultz et al 2005) auch zu Spitzenjahrgaumlngen beim Wein inallen Bundeslaumlndern nahm der Anteil von Praumldikatsweinen am Gesamtmost zu ins-besondere bei Rotweinen (Schultz et al 2005) sowie Weiszligweinen klimatisch we-niger beguumlnstigter Anbauregionen So pro-fitierten Baden-Wuumlrttemberg und Bayernbesonders deutlich mit einem fast 30-igen Anstieg Mit am geringsten war der Anstieg in den rheinland-pfaumllzischen (Weiszlig-)Weinanbaugebieten mit nur 6 im bundesweiten Mittel betrug die Zu-nahme 13 Im Allgemeinen zeichnete sich dieser Jahrgang auch durch besonders hohe Oumlchsle-Zahlen aus Allerdings gab es



auch einige Verlierer der Riesling zB braucht fuumlr eine gute Ertragsentwicklung kalte Naumlchte (Haumlder Universitaumlt Erlangen-Nuumlrnberg 2006) bei hohen Auszligentempeshyraturen wird die Aumlpfelsaumlure in den Traushyben abgebaut was bei Weiszligweinen zu Bouquet-Armut fuumlhren kann (Schultz in Mrasek 2004) Zusaumltzlich treten durch die groumlszligere Hitze und raschere Vegetationsshyentwicklung beim Weiszligwein vermehrt Aromafehler40 auf die diesen im schlimmsten Fall ungenieszligbar machen

Im Gemuumlseanbau zeigte sich in der Untershyglasproduktion kein Ertragsruumlckgang da diese abgesehen von einer staumlrkeren Aufshyheizung bei houmlheren Temperaturen (Bindi und Howden 2004) relativ unempfindlich gegenuumlber aumluszligeren Klimabedingungen ist Dagegen kam es im Freilandanbau 2003 trotz weit verbreiteter Bewaumlsserung zu Ertragseinbuszligen von bundesweit durchshyschnittlich 7 Dabei war die Spannbreite in Abhaumlngigkeit von Pflanzzeit sowie sorshytenspezifischer Anspruumlche an Temperatur und Wasserversorgung betraumlchtlich und reichte von Verlusten von 18 fuumlr Speiseshyzwiebeln einer determinierten Gemuumlseart bis hin zu Ertragszuwaumlchsen von wenigen Prozent bei einigen Kohlsorten Diese Temperatursensitivitaumlt von Zwiebeln wurshyde bereits von Wheeler et al (1995) beshyschrieben die eine negative Korrelation zwischen Zwiebeltrockenmasse und Durchschnittstemperatur fanden Fuumlr Kashyrotten betrug der mittlere Ertragsverlust

Winzer sprechen von der UTA der so genannten untypischen Alterungsnote die durch chemische Prozesse bei der Mostverarbeitung entsteht Besonshyders anfaumlllig sind leichte Weine wie Riesling Kerner oder Muumlller-Thurgau Je trockener die Wachstumsbeshydingungen und je fruumlher die Trauben gekeltert wershyden desto houmlher ist offenbar das Risiko

6 der sich auf 1 fuumlr fruumlhe und 8 fuumlr spaumlte Karotten aufteilte Eine detaillierte Aufschluumlsselung nach Gemuumlsearten ist auf Grund der Vielfalt der angebauten Sorten hier nicht moumlglich

Zusammenfassend laumlsst sich feststellen dass die Ertragsverluste im Extremjahr 2003 mit bis zu 20 fuumlr einzelne Produkshytionszweige erheblich waren Dabei wurde allerdings ein Teil der geringeren Produkshytivitaumlt durch eine verbesserte Qualitaumlt der Produkte ausgeglichen wie im Falle der Backeigenschaften des Weizens suumlszligerer Fruumlchte und qualitaumltreicherer Weine Alshylerdings kann der Hitzestress auch zu einer Verschlechterung der Produktqualitaumlt fuumlhshyren (s 417) Laut COPA-COGECA (2003) belief sich der finanzielle Schaden in der deutschen Landwirtschaft auf 15 Mrd euro wovon 655 euro Mio auf Viehfutter 388 euro auf den Ackerbausektor 275 euro auf Kartoffeln und 100 euro auf Zuckerruumlben entshyfielen

34 Verbreitung und Produktishyonsniveau der Veredelungsshywirtschaft

Auf Grund sinkender Rentabilitaumlt in Folge des Subventionsabbaus ist seit einigen Jahren ein deutlicher Ruumlckgang der Rinderbestaumlnde bei gleichzeitigem Ansteishygen der Schweinebestaumlnde zu beobachten (Statistisches Bundesamt 2007) Die Schafhaltung spielt in Deutschland ndash von regionalen Besonderheiten abgesehen ndash nur eine untergeordnete Rolle und wird hier nicht weiter behandelt Beim Gefluumlgel liegt der Schwerpunkt auf Mastgefluumlgel bzw Legehennenhaltung

40

Die Haltung von Pferden ist der Verede-lungswirtschaft nicht im eigentlichen Sin-ne zuzurechnen Sie bietet der Landwirt-schaft jedoch uumlber die Versorgung von Pensionspferden zusaumltzliche Einkom-mensmoumlglichkeiten Im Vergleich zu Mit-te der 90er Jahre ist die Zahl der Pferde um uumlber 20 auf bundesweit 500 000 imJahr 2005 zuruumlckgegangen Schwerpunkte der Pferdehaltung finden sich in Nord-rhein-Westfalen Niedersachsen Bayern und Baden-Wuumlrttemberg

Rinderhaltung

Von uumlber 156 Millionen Rindern im Jahr 1997 nahm der Bestand auf 127 Millionen im Jahr 2006 ab41 Die houmlchsten Kopfzah-len finden sich in Bayern mit durchschnitt-lich 374 Millionen Rindern (2001-2006) gefolgt von Niedersachsen (264 Millio-nen) Nordrhein-Westfalen (140) Schleswig-Holstein (123) und Baden-Wuumlrttemberg (112) Bei dem Ruumlckgang blieb der Anteil an Milchkuumlhen von bun-desweit knapp einem drittel weitgehendkonstant Dank stark ansteigender Milch-leistung pro Kuh und Monat von durch-schnittlich 465 kg im Jahr 1997 auf 563 kg im Jahr 2005 blieb so die gesamte jaumlhrli-che Milcherzeugung im gleichen Zeitraumndashauf Grund der EU-weiten Milchquoten-regelung ndash weitgehend unveraumlndert bei ca 285 Millionen Tonnen Die houmlchste Milchleistung findet sich in den neuen Bundeslaumlndern Spitzenreiter war 2005 Sachsen mit 668 kg Milch pro Kuh und Monat Die niedrigsten Werte wiesen mit

41 Die Datengrundlage dieses Kapitel stammt aus denFachserien des Statistischen Bundesamtes 2003 2005b 2006b bzw 2007

489 bzw 496 kg Baden-Wuumlrttemberg und Bayern auf Neben bereits angesprochenen Faktoren wie Hofgroumlszlige und Spezialisie-rung der Betriebe spielt hier auch die vor-herrschende Milchviehrasse eine entschei-dende Rolle so wird in Laumlndern mit einem groszligen Anteil an bdquoDeutscher Holsteinerldquo das houmlchste Niveau bezuumlglich der Milch-menge erreicht (TMLNU 2005) Daruumlber hinaus wird auf Ackerstandorten eine houml-here Milchleistung als auf Gruumlnland er-zielt so dass sich hier auch unterschied-lich hohe Anteile an extensiver Weidehal-tung an der uumlberwiegend vorherrschenden intensiven Stallhaltung auswirken

Schweinehaltung

Im Gegensatz zum Rindviehbestand stieg die Zahl der Schweine seit 1997 von 244 auf 268 Millionen Tiere im Jahr 2006 anDabei entfaumlllt mehr als die Haumllfte derSchweinemastbetriebe auf die Bundeslaumln-der Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen mit 78 bzw 62 Millionen Tie-ren im mehrjaumlhrigen Mittel (2001-2006) Auch Bayern (37) Baden-Wuumlrttemberg (23) und Schleswig-Holstein (14) verfuuml-gen uumlber beachtliche Kopfzahlen Die rest-lichen Bestaumlnde verteilen sich in etwa gleichmaumlszligig uumlber die verbleibenden Bun-deslaumlnder

Gefluumlgelhaltung

Die Mastgefluumlgelhaltung weist seit uumlber10 Jahren einen deutlich positiven Trendauf (Hahlen 2006) seit 1994 stieg das Schlachtgewicht von 425 000 Tonnen auf uumlber 1 Million Tonnen im Jahr 2005 Ne-ben einem erhoumlhten Gesundheitsbewusst-


42 Die Jahresproduktion betrug 2005 926 Mrd Eier

Der Hitzesommer 2003 (2006) als Beispiel von Extremwirkungen auf die Veredeshylungswirtschaft

Nach Fischer et al (2005) wurde im Sommer 2003 in Milchproduktionsbetrieshyben Brandenburgs festgestellt dass trotz moderner Fuumltterungstechnik und Stallhalshytung Milchkuumlhe in Folge von Hitze und Trockenheit ihre Futteraufnahme um bis zu 15 reduzierten was mit einer um ca 10 reduzierten Milchleistung gekoppelt war Allerdings schlaumlgt sich diese Beoshybachtung nicht in der Jahresproduktion wider ndash weder fuumlr Brandenburg noch fuumlr andere Bundeslaumlnder hier liegen die Milchleistungswerte fuumlr 2003 im Trend der kontinuierlich ansteigenden Produktishyonswerte (2001-2005) und bilden exakt den mehrjaumlhrigen Durchschnitt ab Dageshygen wurde in Frankreich (COSTshyCOGEGA 2003) der Ruumlckgang in der Milchproduktion bei starken regionalen Unterschieden auf durchschnittlich 27


sein druumlckt sich in dieser Verbraucherpraumlshyferenz auch die Sorge vor Tierseuchen wie vor allem BSE oder auch der Schweineshypest aus So weisen Masthaumlhnchen und Trut- und Perlhuumlhner eine fast 10ige jaumlhrliche Wachstumsrate auf erstere stellshyten 2005 55 des Schlachtgewichtes letzshytere zusammen 37 Beide Gefluumlgelgrupshypen werden uumlberwiegend in Niedersachsen aufgezogen mit jeweils ca 50 der bunshydesweiten Bestaumlnde von knapp 57 Millioshynen Masthaumlhnchen bzw etwas uumlber 105 Millionen Truthuumlhnern Bei der Haumlhnshychenmast verfuumlgen noch Mecklenburg-Vorpommern Sachsen-Anhalt Bayern und Sachsen uumlber nennenswerte Bestaumlnde bei der Truthahnmast va Nordrhein-Westfalen Baden-Wuumlrttemberg und Sachshysen-Anhalt Dabei ist vor allem unter dem Seuchenaspekt aktuell der Vogelgrippe die zunehmende Konzentration der Gefluumlshygelhaltung als kritisch zu sehen

Auch in der Legehennenhaltung ist ein Strukturwandel hin zu immer groumlszligeren Betrieben zu beobachten 2005 befanden sich fast 80 der Legehennen in 500 Beshytrieben mit mindestens 10000 Tieren (Hahlen 2006) Wie auch im Ackerbau existieren die groumlszligten Betriebe in den neushyen Bundeslaumlndern allen voran Sachsen mit durchschnittlich rund 116000 Hennenshyplaumltzen je Betrieb (Betzholz 2006) Die meisten Eier werden allerdings in Niedershysachsen erzeugt mit fast einem Drittel der landesweiten Produktion42 gefolgt von Nordrhein-Westfalen und Sachsen Dabei ist die Zahl der Legehennen in Deutschshyland seit einigen Jahren ruumlcklaumlufig Ursashychen sind gestiegene Produktionskosten

ua durch verstaumlrkte Tierschutzauflagen und fehlende Planungssicherheit bei einem gleichzeitigen Preisverfall durch die EU-weite Aufstockung der Huumlhnerbestaumlnde (TMLNU 2005) Dies fuumlhrt dazu dass Eier zunehmend ndash insbesondere aus den Niederlanden ndash importiert werden Wie auch beim Milchvieh hat die durchschnittshyliche Legeleistung konstant zugenommen betrug sie im Jahr 1995 noch 255 Eier pro Henne und Jahr so waren es 2004 bereits 291 Eier Neben zuumlchterischen Fortschritshyten sind va houmlherwertige Futtermittel und ein verbessertes Bestandesmanagement in den Groszligbetrieben fuumlr diese Entwicklung verantwortlich (Betzholz 2006)

beziffert Hinzu kamen houmlhere Produkti-onskosten durch die geringere Futterpflan-zenproduktion Auch die Milchqualitaumlt wurde durch die Duumlrre in Mitleidenschaftgezogen neben geringeren Eiweiszlig-Gehalten waren auch die Fettgehalte er-houmlht Daruumlber hinaus wurde im Hitze-sommer vereinzelt ein Rindersterben auf den Weiden durch das Trinken wahr-scheinlich durch Cyano-Bakterien ver-seuchten Wassers beobachtet (muumlndliche Mitteilung Mellentin Saumlchsisches Lan-desamt fuumlr Umwelt und Geologie 2006)

Die Anzahl an Schweinen im Hitzejahr 2003 lag genau im Mittel des bundeswei-ten Jahresdurchschnitts (2001-2006) da-gegen fielen die Werte fuumlr das nachfol-gende Jahr trotz insgesamt ansteigender Tendenz um 3 unter den Wert von 2003 Neben natuumlrlichen Schwankungen koumlnnte sich hier auch eine erhoumlhte Sterblichkeit bzw reduzierte Fruchtbarkeit im Hitzejahr 2003 (s Kapitel 442) widerspiegeln Auf die Gefluumlgelhaltung und Eierproduktion in Deutschland hatte der Hitzesommer 2003 keine Auswirkungen Dagegen kam es va in Frankreich und Spanien zu Verlusten von 15 und mehr Prozent (COST-COGEGA 2003)

35 Interaktionen zwischen Landwirtschaft und Klima-wandel

Auf der globalen bis hin zur regionalen Ebene ist Landwirtschaft in mehrfacher Hinsicht mit dem Phaumlnomen Klimawandel verknuumlpft (Abbildung 13) zum Einen traumlgt die Landwirtschaft zum Klimawandel bei (Ursache) zum anderen kann sie aber

auch einen Beitrag zur Minderung klima-wirksamer Spurengase zB durch den Anbau alternativer Energiequellen leisten (Mitigation) Daruumlber hinaus wirkt sich der Klimawandel durch den Anstieg von Temperatur und Treibhausgaskonzentrati-onen ndash in erster Linie von CO2 dem Aus-gangssubstrat fuumlr die pflanzliche Biomas-seproduktion sowie durch ein veraumlndertes Niederschlags- und Extremwetterverhalten direkt auf die Landwirtschaft aus (Auswir-kungen) Durch diese unmittelbare Betrof-fenheit wird sich die Landwirtschaft anden Klimawandel anpassen muumlssen (Adap-tion)

Daruumlber hinaus kann sie einen Beitrag zu weiteren sektoruumlbergreifenden Anpas-sungsmaszlignahmen an den Klimawandel leisten wie zB im Bereich des dezentra-len Hochwasserschutzes oder dem Natur-schutz Waumlhrend die ersten beiden Aspek-te in diesem Kapitel dargestellt werden werden Auswirkungen der Klimaveraumlnde-rung und Anpassungsmaszlignahmen ausfuumlhr-lich im 4 und 5 Kapitel dieser Studie be-handelt Allerdings koumlnnen die einzelnen Aspekte nicht isoliert betrachtet werden da zahlreiche Interaktionen bestehen waumlh-rend sich Maszlignahmen zur Minderung von THG-Emissionen positiv auf Auswirkun-gen von Klimaaumlnderungen auswirken koumlnnen sich Zielkonflikte zwischen Min-derungs- und Anpassungsmaszlignahmen er-geben wie zB im Falle des dramatisch zunehmenden Anbaus von nachwachsen-den Rohstoffen (s 3522) und der Not-wendigkeit Lebensmittel in Zukunft ver-staumlrkt in klimatischen Gunstregionen an-zubauen Hierzu besteht jedoch noch er-heblicher Forschungsbedarf (Olesen 2007)


Beitraumlge

Landwirtschaft

Auswirkungen

Minderung

Anpassung

LW beeinflusst die Zusammensetzung der

Atmosphaumlre durch Emissionen von Spurengasen (N2O CH4)

Ein veraumlndertes Klima kann die LW negativpositiv

beeinflussen

LW muss sich an die Symptome eines veraumlnderten

Klimas anpassen

LW traumlgt zu Minderung der Ursachen

des Klimawandels bei


Abbildung 13 Schematische Darstellung der vier Aspekte zu Klimawandel und Landwirtschaft (LW) Beitrag (Ursache) Minderung (Mitigation) Auswirkungen (Impact) und Anpassung (Adaption)

351 Landwirtschaft als Quelle von Treibhausgasen

Die Landwirtschaft traumlgt weltweit zu ca 15-30 zu den anthropogenen Treibhausshygasemissonen bei (s Kapitel 21) Abgeshysehen von der CO2-Freisetzung in Folge von Landnutzungsaumlnderungen vor allem durch Verbrennung von Biomasse und Aumlnderungen im Kohlenstoffspeicher der Boumlden handelt es sich dabei uumlberwiegend um CH4- und N2O-Emissionen CH4 entshysteht bei anaeroben Umsetzungsprozessen Hauptquellen sind die Rinderhaltung auf Grund der mikrobiellen Prozesse im Panshysen von Wiederkaumluern sowie Nassreisfelshyder Die erhoumlhten N2O-Ausgasungen sind eine direkte Folge der angestiegenen Stickstoffduumlngung seit der bdquoGruumlnen Revoshylutionldquo (zB OECD COMENVEPOC AGRCA (2006)24)

Nach Berechnungen des Klimabuumlndnisses Oumlsterreich (s dazu auch wwwklimabuendnisat) verursacht die durch hohen Chemikalien- und Maschishy

neneinsatz sowie Zukauf von Futtermitteln gekennzeichnete industrielle Landwirtshyschaft pro Hektar Emissionen von 23 Tonnen CO2-Aumlquivalenten So belastet zB ein Kilogramm Duumlngemittel die Atshymosphaumlre mit ca 10 kg CO2 6 kg werden bei der Herstellung freigesetzt (und damit im Allgemeinen nicht dem Landwirtshyschaftssektor angerechnet) weitere 35 CO2-Aumlquivalente entstehen im Mittel durch die N2O-Ausgasung von Stickstoffshyduumlngern Pestizide schlagen gar mit 19 kg CO2 pro kg Pflanzenschutzmittel zu Bushyche Der CO2-Beitrag durch den Maschishyneneinsatz in der Landwirtschaft ist im Verhaumlltnis zum Verkehrssektor mengenshymaumlszligig dagegen vernachlaumlssigbar Weltweit werden nach Berechnungen der OECD (COMENVEPOCAGRCA (2006)24) durch die Intensivierung der Landwirtshyschaft die N2O-Emissionen um mehr als 30 bis 2030 zunehmen Auch die globale CH4-Produktion wird auf Grund der wachshysenden Weltbevoumllkerung sowie des zushynehmenden Fleischkonsums als Folge des

steigenden Lebensstandards in Ent-wicklungs- und Schwellenlaumlndern weiter-hin ansteigen (Lotze-Campen et al 2006) Die FAO rechnet mit einem Zuwachs der Tierproduktion von 30-50 wobei Gefluuml-gel die staumlrksten Zuwachsraten aufweisenduumlrfte (Bruinsma 2003) Dabei wird der groumlszligte Anstieg in den Entwicklungslaumln-dern erfolgen so dass in Anlehnung an die bdquoGruumlne Revolutionldquo von der bdquoLivestock Revolutionldquo gesprochen wird (Delgado et al 1999) Dagegen ist in einigen reiche-ren Laumlndern ein Ruumlckgang moumlglich bzw wird bereits beobachtet wie zB in Deutschland (Hahlen 2006) Ursaumlchlich sind neben der Globalisierung der Maumlrkte gesundheitliche ethische und oumlkologische Bedenken gegenuumlber einer intensivenTierhaltung (Aiking et al 2006) Aller-dings kann sich dieser Trend nur dann fuumlr den globalen Klimaschutz positiv auswir-ken wenn mit der Reduktion auf der An-gebotsseite auch eine entsprechende Re-duktion auf der Nachfrageseite einhergehtAnsonsten wird die Produktion insbeson-dere von Fleisch in andere Regionen ver-lagert mit unter Umstaumlnden katastrophale-ren Auswirkungen fuumlr den Klimaschutz wie zB bei Abbrennen von tropischem Regenwald fuumlr die Rinderzucht

In Deutschland haben die THG-Emissionen aus der Landwirtschaft im Vergleich zum Jahr 1990 um mehr als 17 abgenommen (BMELV 2006a) ImEinzelnen fuumlhrte die Reduktion der(Rind-) Tierbestaumlnde zu einer Verringe-rung der Methanemissionen aus der Wie-derkaumluerverdauung und dem Wirtschafts-duumlnger um 24 bzw 15 Geringere N-Eintraumlge aus Mineral- und Wirtschafts-duumlngern reduzierten die N2O-Emissionen

um 14 Prozent und die kontinuierlich ge-stiegenen Energiepreise fuumlhrten zu einer energiebedingten CO2-Einsparung von 51 die in der Regel mit einer geringeren Bodenbearbeitung einherging So wird zB im ganzen Bundesgebiet auf geeigne-ten Boumlden der Trend zur Umstellung auf nicht-wendende Bodenbearbeitung mit groumlszligerer Schlagkraft beobachtet der zT wie zB in Sachsen mit (EU-) Foumlrdermit-teln unterstuumltzt wurde Neben Kosten-gruumlnden (zB LAP 2003) sind hier auch Aspekte des Bodenschutzes in erster Linie des Erosionsschutzes und des Wasserkon-servierens zu nennen43 Als kritisch ist dieBewirtschaftung von entwaumlsserten organi-schen (Niedermoor-) Boumlden zu betrachtenda sowohl die Entwaumlsserung als auch die ackerbauliche Nutzung mit 8 bis 60 t CO2

pro Hektar und Jahr zu einem raschen und uumlber Jahrzehnte anhaltenden Abbau der Kohlenstoffvorraumlte dieser Boumlden fuumlhrt Mit insgesamt 42 Mt stellt sie ca 32 der landwirtschaftlichen CO2-Emissionen in Deutschland dar (BMELV 2006a)

In Folge von Landnutzungsaumlnderungen insbesondere der Aufgabe von landwirt-schaftlichen Flaumlchen auf Grund von Sub-ventionsabbau im Zuge der Marktliberali-sierung und EU-Osterweiterung ist vor-aussichtlich mit einem weiteren Ruumlckgang der landwirtschaftlichen Emissionen in Deutschland zu rechnen steigende Preise fuumlr Agrarprodukte koumlnnten diesem Trend allerdings entgegenwirken In Abhaumlngig-keit vom verwandten Szenarium koumlnnten 12 bis 25 der Ackerflaumlchen fuumlr andere

43 Siehe auch Internetauftritt der Saumlchsischen Landes-anstalt fuumlr LandwirtschafthttpwwwlandwirtschaftsachsendedewuLandwirtschaftlflinhalt6389htm sowie Interviews im An-hang



Flaumlchennutzungen frei werden (Zebisch et al 2005 Schroumlter et al 2004) Dabei ist die geringste Flaumlchenaumlnderung fuumlr das A1f-Szenarium auf Grund seiner Exportshyorientierung zu erwarten In Zeiten hoher Energiepreise ist der Anbau nachwachsenshyder Rohstoffe eine interessante Alternatishyve weitere Moumlglichkeiten sind die Ausshydehnung von oumlkologischer Landwirtschaft Bracheflaumlchen fuumlr den Naturschutz oder Wiederaufforstung Selbstverstaumlndlich werden solche Entwicklungen auch Ausshywirkungen auf die soziooumlkonomische Struktur des laumlndlichen Raumes haben

352 Beitrag der Landwirtschaft zur Minderung von Treibshyhausgasemissionen

Die Landwirtschaft kann zum einen durch die Verringerung des Ausstoszliges von klishymaschaumldlichen Emissionen im landwirtshyschaftlichen Betrieb bzw eine verstaumlrkte Kohlenstoffsequestrierung zur Minderung von THG-Emissionen beitragen Hierzu dienen zB Extensivierungsmaszlignahmen oder auch die Foumlrderung des Oumlkologischen Anbaus auf den hier naumlher eingegangen wird Eine veraumlnderte Bewirtschaftung wirkt sich dabei auf das gesamte Agrarshyoumlkosystem aus und beeinflusst damit die Reaktion desselben auf den Klimawandel und moumlgliche Anpassungsmaszlignahmen Zum anderen kann die Landwirtschaft durch den Anbau nachwachsender Rohshystoffe einen Beitrag zur Verringerung von THG-Emissionen durch den Ersatz fossiler Energien leisten (s Kap 3522)

3521 Oumlkologische Landwirtschaft und weitere Extensivierungsmaszlignahshymen

In Deutschland hat sich die Zahl oumlkoloshygisch wirtschaftender Betriebe sowie die von ihnen landwirtschaftlich genutzte Flaumlshyche seit 1994 mehr als verdreifacht (BMELV 2006a) Im Jahr 2004 betrug ihr Anteil an den Gesamtbetrieben 41 und an der landwirtschaftlichen Flaumlche 45 Brandenburg ist mit einem Anteil von 97 an der landwirtschaftlich genutzten Flaumlche Spitzenreiter und am geringsten verbreitet ist der oumlkologische Anbau in Sachsen mit 25 (KTBL 2005) Auf Grund des weltweiten Booms beim Umshysatz von Bioprodukten (Lotter 2003) in Deutschland ua ausgeloumlst durch Skandale in der Lebensmittelproduktion und shyindustrie wie BSE Fleischskandale etc sowie durch die Aufnahme von Bioproshydukten in das Sortiment von Discountern fuumlhrt dies dazu dass die nationale Produkshytion an Bioprodukten den Bedarf nicht decken kann (Ernaumlhrungsdienst 2007) So werden Bioprodukte zT aus groszliger Ferne importiert was der Ideologie der Regionashylitaumlt von Bioprodukten widerspricht

Gegenuumlber der herkoumlmmlichen Landwirtshyschaft spart die biologische Landwirtschaft va durch den Verzicht auf mineralische Duumlngemittel ca 40 bis 60 der CO2shyEmissionen ein (Haas et al 1995 s dazu auch httpwwwklimabuendnisat) Durch die im Oumlkoanbau bevorzugten regionalen Vermarktungswege werden weiter Enershygieverbrauch und damit THG-Emissionen reduziert Zudem fuumlhrt der Oumlkolandbau aufgrund der houmlheren Wurzelmassen der Hauptfruumlchte der houmlheren Flaumlchenanteile

der Zwischenfruumlchte und Untersaaten so-wie einer houmlheren Unkrautmasse im all-gemeinen zu einer Humusakkumulation dh zu einer Zunahme der Kohlenstoff-bindung (C-Sequestrierung) im Boden (Koumlpke 2000)

In einer amerikanischen Langzeitstudie44

nahm ein acre dh ca 04 ha Boden imoumlkologischen Anbau rund 3500 Tonnen CO2 aus der Luft auf (Hepperly et al 2006) Unter organischer Soja- und Mais-produktion stieg dabei der Gehalt an Koh-lenstoff im Boden um 15 bis 28 an der von Stickstoff zwischen 8 und 15 Al-lerdings sind der Kohlenstoffakkumulation Grenzen gesetzt so berechneten Foereidund Hogh-Jensen (2004) fuumlr nordeuropaumli-sche Bedingungen eine Zunahme des or-ganischen Kohlenstoffgehaltes im Boden zwischen jaumlhrlich 10 und 40 g C m-2 waumlh-rend der ersten 50 Jahre nach Umstellung von konventionellem auf biologischen Anbau mit einer Klee-Grass- und Zwi-schenfrucht-reichen Fruchtfolge und eine Stabilisierung der Kohlenstoffgehalte nach ca 100 Jahren

Eine entscheidende Rolle fuumlr den Humus-aufbau spielen Mykhorrhiza-Pilze die den Lebendverbau der organischen Substanz foumlrdern und letztendlich unter den Ver-suchsbedingungen zu Ernteertraumlgen wie im konventionellen System fuumlhrten (Pi-mentel et al 2005) Im gleichen Versuch zeigte sich der organische Anbau auf Grund der Faumlhigkeit humusreicher Boumlden mehr Wasser zu speichern dem konventi-onellen in Trockenjahren mit Mehrertrauml-gen von 25-75 deutlich uumlberlegen (Lot-

44 The Rodale Institutersquos Farming Systems Trial (s dazu auch httpwwwstrauscomcomrodale-whitepaper)

ter et al 2003) Eine wichtige Rolle koumlnn-te dabei auch die durch relativen Naumlhr-stoffmangel bedingte bessere (Unter-) Bo-dendurchwurzelung und die damit einher-gehende bessere Bodenstruktur im organi-schen Anbau spielen (Koumlpke 2000) Die houmlhere Wasserspeicherkapazitaumlt dieser Boumlden ist dabei nicht nur fuumlr die landwirt-schaftliche Produktion unter Trocken-stressbedingungen sondern auch fuumlr den dezentralen Hochwasserschutz ein interes-santer Aspekt (Schnug und Haneklaus 2002)

Dagegen hat eine geringere oder auch pfluglose Bodenbearbeitung nicht in allen Faumlllen eine positive Auswirkung auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden entge-gen der Erwartung fuumlhrt sie in 25 der Faumllle sogar zu einer Abreicherung von organisch gebundenem Kohlenstoff(Huumllsbergen 2006) Generell ist die Koh-lenstoffsequestrierung durch konservie-rende Bodenbearbeitung sehr von Klimaund Bodeneigenschaften abhaumlngig (Jarecki und Lal 2005) und bedarf noch genauerer Untersuchungen zur Abschaumltzung ihres Potentials (Follett 2001 Rosenzweig und Hillel 2000) Allerdings scheint es einenfuumlr den Klimaschutz kontraproduktiven Mechanismus zu geben nach dem erhoumlhte Bodenkohlenstoffgehalte zu erhoumlhten N20-Ausgasungen fuumlhren (Li et al 2005)

Ferner ist bei Oumlkobetrieben im Vergleich zu konventionellen Betrieben durch die flaumlchengebundene (Weide-) Tierhaltung der Anteil an Gruumlnland houmlher Dieses zeichnet sich im Vergleich zum Acker wiederum durch houmlhere Humus- und da-mit auch Kohlenstoffgehalte im Boden aus Nach Auswertungen der Bayerischen



Landesanstalt fuumlr Landwirtschaft (LfL) produziert ein Hektar Kleegras zB rund 230 dt Trockensubstanz inklusive 80 dt Wurzelmasse Ein Hektar Mais bringt es auf 220 dt Trockensubstanz allerdings nur auf 20 dt Wurzelmasse

Hingegen fuumlhrt die Extensivierung in der Fleisch- und Milchproduktion nicht autoshymatisch auch zu geringeren CH4shyEmissionen So ist zB der CH4-Ausstoszlig bei einer Hochleistungskuh pro Liter Milch geringer als bei Tieren mit geringeshyrer Milchleistung betraumlgt der CH4shyAusstoszlig pro Liter bzw Kilogramm Milch bei Kuumlhen mit einer jaumlhrlichen Milchleisshytung von 4000 kg ca 28 Gramm sind es bei Milchkuumlhen mit einer Milchleistung von 10 000 kg dagegen nur knapp die Haumllfte (Flachowsky und Lebzien 2005) Einen aumlhnlichen Effekt hat auch eine laumlnshygere produktive Lebenszeit von Milchkuumlshyhen (DEFRA 2006) wie zB im oumlkologishyschen Landbau angestrebt

Differenzen bestehen bei der Bewertung der Auswirkung des Tierfutters waumlhrend in der oben angefuumlhrten Arbeit (Flashychowsky und Lebzien 2005) faserreiche Ernaumlhrung zu einem CH4-Produktion von 15 der aufgenommenen Bruttoenergie fuumlhrte kraftfutterreiche Futtermittel dageshygen nur zu 2 fand Koumlpke (2000) einen houmlheren CH4-Ausstoszlig in Exkrementen bei energiereichem Kraftfutter Es laufen zahlshyreiche Forschungsprojekte die zum Ziel haben die CH4-Produktion durch die Fuumltshyterung der Rinder sowie uumlber Zuumlchtung zu beeinflussen Erfolg versprechend sind Nahrungsmittelzusaumltze wie zB Fumarshysaumlure die bei Laumlmmern die CH4shyProduktion um bis zu 70 unterdruumlcken

was gleichzeitig mit einer um 10 verbesshyserten Futtereffizienz einhergeht

Auch im konventionellen Anbau lassen sich THG-Emissionen durch die gute fachshyliche Praxis reduzieren (BMELV 2005 Luumltke Entrup 2000) Durch Effizienzsteishygerung im Duumlngereinsatz ndash einschlieszliglich der Reduktion von anorganischem Duumlnger und der Maximierung der Wirkung von organischem Duumlnger ndash koumlnnen N2OshyEmissionen reduziert werden Wichtige Maszlignahmen dafuumlr sind die Uumlberpruumlfung der gleichmaumlszligigen Duumlngerapplikation die Anwendung moderner Arbeitsschritte sparender Technologie die sorgfaumlltige Planung des Duumlngerbedarfes der angebaushyten Kultur unter Beruumlcksichtigung der Fruchtfolge und die Uumlberpruumlfung des Naumlhrstoffgehaltes des Bodens des weiteshyren die Einbeziehung von organischem Duumlnger in das Duumlngeregime und die vershybesserte Handhabung von Guumllle bzw ihrer Verwertung in Biogasanlagen

Im Allgemeinen verringern diese Maszligshynahmen zur N2O-Reduktion auch sonstige negative Umweltauswirkungen von Naumlhrshystoffen Als Teil einer ressourceneffizienshyten Landnutzungsstrategie verringern dieshyse Aktivitaumlten gleichzeitig die Produktishyonskosten in der Landwirtschaft und trashygen dazu bei moumlgliche negative Auswirshykungen der Landwirtschaft auf die Umshywelt zu begrenzen Daruumlber hinaus wird zB in Groszligbritannien der Treibhausgasshyausstoszlig energieintensiver landwirtschaftlishycher Betriebe wie zB von Schweine- und Gefluumlgelfarmen aber auch die Gemuumlseshyproduktion im Glashaus durch Energieshysparauflagen reduziert (DEFRA 2006)

Eine weitere Moumlglichkeit zur Reduktionder Emission von THG besteht in dem Einsatz Gruumlner Gentechnik wie zB ge-gen spezifische Schaderreger resistente Kulturen die gegebenenfalls den Einsatz von Insektiziden verringern In Europa zugelassen in Deutschland allerdings nur in geringem Umfang angebaut wird der Bt-Mais (benannt nach dem Bakterium Bacillus thuringiensis) gegen den Mais-zuumlnsler einen aus Nordamerika einge-schleppten Fraszligfeind der sich ndash auch in Folge der Klimaerwaumlrmung ndash in Europa ausbreitet

3522 Der Anbau nachwachsender Roh-stoffe

Als nachwachsende Rohstoffe (NaWaRos) werden land- und forstwirtschaftlich er-zeugte Produkte bezeichnet die einer Verwendung im Nicht-Nahrungsbereich zugefuumlhrt werden Hier soll vor allem der landwirtschaftliche Sektor betrachtet wer-den

Dieser Produktionszweig hat innerhalb der letzten Jahre sowohl in Deutschland als auch international einen beachtlichen Auf-schwung erfahren (AGRCA APM (2005) 24 FINAL BMELV 2006a) Innerhalb der Primaumlrenergiebereitstellung nehmen nachwachsende Rohstoffe unter den er-neuerbaren Energien in Deutschland eine herausragende Stellung ein wobei der groumlszligte Anteil mit 44 im Jahr 2004 auf biogene Festbrennstoffe entfiel (BMU 2005) Dabei spielen neben oumlkologischen und oumlkonomischen Interessen auch geopo-litische Erwaumlgungen eine Rolle So fuumlhrte bereits die Erdoumllkrise Ende der 70ger Jah-

re zu einem verstaumlrkten Ausbau von alter-nativen Kraftstoffen in erster Linie Etha-nol Marktfuumlhrend ist Brasilien das aufGrund der hohen Produktivitaumlt von Zu-ckerrohr niedriger Lohn- und Arbeitskos-ten und ausgedehnter Agrarflaumlchen Etha-nol kostenguumlnstig produziert

In Europa gilt es vor allem die kontinuier-lich steigenden Emissionen aus dem Ver-kehrssektor mit Hilfe von Biokraftstoffen zu begrenzen um die im Kyoto-Protokoll festgelegten Reduktionsziele fuumlr THG-Emissionen zu erreichen (OECD COM 2006) Dementsprechend sieht die EG-Biokraftstoff-Richtlinie bis 2005 einen Anteil von 2 bis 2010 bereits von 575 Biokraftstoff am gesamten Treib-stoffverbrauch vor In Deutschland wird der Bereich Nachwachsende Rohstoffe durch zahlreiche Forschungs- Ent-wicklungs- und Demonstrationsvorhaben sowie Foumlrderprogramme unterstuumltzt (BMELV 2006a) Dabei spielen auch ag-rarstrukturelle Erwaumlgungen eine Rolle der durch die Reform der europaumlischen Agrar-politik betroffenen Landwirtschaft neue Maumlrkte zu erschlieszligen und Arbeitsplaumltze zu erhalten bzw zu schaffen Gerade fuumlr Grenzertragsstandorte bietet die Verwen-dung von Roggen als nachwachsenden Rohstoff nach dem Wegfall der Roggenin-tervention innerhalb der EU neue Perspek-tiven

Bisher ist der Einsatz von nachwachsen-den Rohstoffen noch teurer als der fossiler Energietraumlger was sich jedoch mit fort-schreitendem technologischen Fortschritt und im Falle weiter anziehender Oumllpreise veraumlndern duumlrfte Neben der stofflichen Nutzung der nachwachsenden Rohstoffe ndash



zB als Konstruktionswerkstoffe Feinshychemikalien und technische Polymere ist mengenmaumlszligig vor allem ihr Einsatz im energetischen Bereich bedeutend Hier werden drei Nutzungswege unterschieden die energetische Nutzung von Biogas von Biokraftstoff und von fester Biomasse mit zum Teil unterschiedlichen Ausgangsstofshyfen (zB KTBL 2005 S 906) Problemashytisch ist bisher jedoch die uumlberwiegend niedrige Effizienz bei der Energiekonvershysion hier besteht noch ein erheblicher Forschungsbedarf45

Seit dem Start des Marktanreizprogramshymes Erneuerbare Energien (MAP) im Jahr 1999 wurden bis Ende 2005 ca 850 Anlashygen zur Nutzung fester Biobrennstoffe und 1150 Biogasanlagen mit einer Leistung von mehr als 100 bzw bis zu 70 kW geshyfoumlrdert (BMELV 2006a) Bundesweit sind mittlerweile uumlber 3000 Anlagen mit einer Leistung von ca 650 Megawatt im Betrieb (Weiland und Goumlmann 2006) Laut einer Studie des Instituts fuumlr Energietechnik und Umwelt in Leipzig koumlnnten bundesweit 16 Milliarden Kubikmeter Biogas in hofnashyhen Anlagen erzeugt werden Hauptbeshystandteile des Biogases sind je nach fershymentiertem Ausgangsmaterial Methan (40-75) und Kohlendioxid (25-55) gefolgt von Wasserdampf (bis zu 10) sowie daruumlber hinaus geringe Anteile an Stickstoff Sauerstoff Wasserstoff Amshymoniak und Schwefelwasserstoff von deshynen ein Teil oftmals wiederum in die Atshymosphaumlre entweicht Derzeit wird Biogas vor allem zur dezentralen gekoppelten Strom- und Waumlrmeerzeugung in Blockshyheizkraftwerken genutzt (Kraft-Waumlrmeshy

Siehe dazu auch das Abschlussprotokoll Bioenershygiekonferenz Kassel vom 030706

Kopplung) Eine wesentliche Herausfordeshyrung besteht gerade bei der Biogastechnoshylogie in der Verringerung der Konversishyonsverluste zwischen Primaumlr- und Endshyenergie die bei Biomasse bisher uumlber 50 liegen Dies koumlnnte ua durch eine verbesshyserte Nutzung der (Ab-) Waumlrme und von Sekundaumlrprodukten erreicht werden wie zB der Trocknung von Feststoffen (zB Holzhackschnitzeln) und ihrer Verwenshydung als Pellets (Scheffer 2006)

Als unmittelbare Folge haben sich die Anshybauflaumlchen fuumlr Energiepflanzen fuumlr die Biogasgewinnung ausgedehnt und allein zwischen 200446 und 2005 mehr als vershysechsfacht (BLE 2005 zitiert in KBTL 2005) Hauptanbaukultur ist Mais mit ca 72 000 ha im Jahr 2005 der auf Grund seiner auszligerordentlich hohen Biomasseshyproduktion pro Flaumlcheneinheit wirtschaftshylich besonders attraktiv ist Allerdings koumlnnten nach Angaben der Saatenunion auch mit einer Gruumlnroggen-Mais-Fruchtfolge houmlhere Biomasseertraumlge fuumlr die Biogasproduktion als mit einer reinen Maisfruchtfolge erzielbar sein Ohnehin gibt es nicht bdquodie Energiepflanzeldquo was Entwicklungsperspektiven eroumlffnet Erfolg versprechen auch Mischkulturen zB von Topinambur und Sonnenblume die aumlhnshylich hohe Hektarertraumlge wie Mais bringen (Scheffer muumlndliche Mitteilung Bioenershygie-Konferenz vom 03072006 in Kassel) Auch die Nutzung von Wildpflanzen kann eine interessante Option darstellen die gleichzeitig die Ausbringung von Herbizishyden reduziert Eine Samenverbreitung kann durch rechtzeitiges Ernten vermieden werden

46 Landwirtschaftlich erzeugte Energiepflanzen wershyden erst seit 2004 statistisch erfasst

45

Gleichzeitig vollzieht sich ein Wandel inder Pflanzenzuumlchtung die auf die Nach-frage reagiert und immer mehr bdquoEnergie-sortenldquo ins Sortiment aufnimmt (zB Bouml-se 2006b) So ist der CH4-Ertrag einer Biogasanlage in erster Linie eine Funktion des Trockenmasseertrags die stoffliche Zusammensetzung ist nachgeordnet Da-mit entfallen die fuumlr die Tierfuumltterungwichtigen Aspekte der Futterverwertbar-keit Fuumlr den reibungsfreien Betrieb einer Biogasanlage sind Eigenschaften wie ein hoher Anteil an schnellabbaubarer Staumlrke und leicht abbaubare Geruumlstsubstanzen sowie eine hohe Flexibilitaumlt des Erntezeit-punktes vorteilhaft Letzteres wird er-reicht indem nicht die Kornreife abgewar-tet werden muss sondern die Kulturen waumlhrend der Milchreife bereits geerntet werden koumlnnen was gleichzeitig die Ve-getationsperiode verkuumlrzt und den Anbau von zwei Kulturen pro Jahr ermoumlglicht Mittlerweile liefert zB Energiemais imVergleich zu Silomais mit 800 dt ha-1 das 18-fache an Feuchtmasse und mit 448 GJha einen mehr als 15-fachen Energie-ertrag (Igelspacher 2005 zitiert in KTBL 2005) Auf Grund der Verwendung der ganzen Pflanze47 zeichnet sich des Weite-ren bei Getreide eine Abkehr vom Trend zu geringerem Strohanteil ab Daruumlber hinaus werden die landwirtschaftlichen Biogasanlagen auch mit Guumllle und Fest-mist sowie sonstigen organischen Rest- und Abfallstoffen beschickt

Den groumlszligten Boom hat jedoch der Raps-anbau fuumlr die Herstellung von Biodiesel48

47

erfahren mit einer Steigerung der Anbau-flaumlche von 319000 auf 539000 ha allein zwischen 2004 und 2005 (BLE 2005 zi-tiert in KTBL 2005) Insgesamt sind in Deutschland heutzutage sogar mit rund 14 Mio ha ca15 der zur Verfuumlgung ste-henden Maumlhdruschflaumlche mit Raps einge-saumlt Einer weiteren ungebremsten Ausdeh-nung des Rapsanbaus setzen jedoch Re-striktionen in der Fruchtfolgegestaltung gewisse Grenzen da bei Unterschreiten einer 4-5-jaumlhrigen Fruchtfolge bei anfaumllli-gen Sorten spezielle ackerbauliche Hygie-nemaszlignahmen notwendig werden Als maximaler Wert werden von Makowski (2000a) ca 17 Mio ha angesehen Hin-tergrund war die im Januar 2004 in Kraft getretene Steuerbefreiung saumlmtlicher Bio-kraftstoffe und Bioheizstoffe die aller-dings bereits wieder eingeschraumlnkt wurde und in Zukunft durch eine obligatorische Biokraftstoffquote ersetzt werden wird (BMELV 2006a) Auch der Getreidean-bau fuumlr die Ethanolgewinnung vervier-fachte sich in der gleichen Zeitspannestellt mit insgesamt 88000 ha aber nur knapp ein Siebtel der Rapsflaumlche dar Wichtig fuumlr die Ethanolausbeute ist eine Verbesserung des Staumlrkeanteils uumlber Sor-tenauswahl und Anbautechnik In Suumld-deutschland wird nach Beobachtungen der Saatenunion fuumlr die Ethanolgewinnung va Weizen angebaut im Nordosten auf nicht Weizen faumlhigen Standorten Roggen

Biodiesel (vor allem aus Raps) und Bio-ethanol49 aus staumlrkehaltigen landwirt-schaftlichen Kulturen stellen die erste Ge-

So genannte Ganzpflanzensilage (GPS) 48 Gewinnung in Abhaumlngigkeit von Verwendungs-zweck durch einfache mechanische Pressung und

Reinigung (zB fuumlr hofeigene Verwendung) oder durch Pressung und Raffination (fuumlr Biodiesel) 49 Bioethanol ist in herkoumlmmlichen (Otto-) Motorennur als Beimischung verwendbar



neration an Biokraftstoffen den bdquobioshyfuelsldquo dar Da nur die oumll- bzw staumlrkehalshytigen Pflanzenteile verwandt werden ist die energetische Ausbeute im Verhaumlltnis zur zweiten Generation an Biokraftstoffen deutlich niedriger Letztere befindet sich noch im Entwicklungsstadium Kernbeshystandteil des Verfahrens zur Herstellung so genannter Biomass-to Liquid- (BtL-) Kraftstoffe ist die Vergaumlrung von Zellulose zu Alkohol wobei die Zellulose und Heshymi-Zellulose in Zucker zerlegt wird Da der Hauptbestandteil von Pflanzenmaterial aus Zellulose Hemi-Zellulose und Ligshynin50 besteht und da eine groumlszligere Bandshybreite an Ausgangsmaterial in diesem Vershyfahren eingesetzt werden kann ndash einshyschlieszliglich Zelluloseabfall Holzabfaumllle und spezielle Zellulose anreichernden Pflanzen ndash koumlnnte diese Alternative auf lange Sicht die Produktionskosten deutlich senken und die fuumlr eine bestimmte Menge an Biokraftstoff benoumltigte Anbauflaumlche an nachwachsenden Rohstoffen reduzieren Auf Grund ihrer im Vergleich zu den meisten mitteleuropaumlischen Ackerkulturen houmlheren Photosyntheseleistung sind auch kurze Rotationen von schnellwuumlchsigen Baumarten wie zB Pappeln und Weiden als Ausgangsmaterial fuumlr die neue Generashytion von Biokraftstoffen wirtschaftlich interessant Mit der Etablierung so geshynannter bdquoEnergieholzplantagenldquo duumlrfte der Holzsektor als Ersatzrohstoff fuumlr fossile Energietraumlger eine weitere Wertsteigerung erfahren (ALE 2006)

Der Aspekt der Flaumlchenproduktivitaumlt ist bedeutsam wenn man bedenkt dass in der EU-15 mehr als zwei Drittel der (bisher)

50 koumlnnte als Energiequelle im Umwandlungsprozess eingesetzt werden

landwirtschaftlich genutzten Flaumlche geshybraucht wuumlrden um nur 10 des Treibshystoffbedarfes zu decken Allerdings hanshydelt es sich bei diesem Wert um eine Extshyrapolation der Datengrundlage von 2004 ohne Beruumlcksichtigung technologischer und pflanzenbaulicher Fortschritte und unter Annahme eines weiterhin hohen Anshyteils an Biodiesel der eine geringere Flaumlshycheneffizienz als Ethanol hat (OECD AGRCAAPM(2005)24Final) Nach eishynem Szenarium der Fachagentur fuumlr nachwachsende Rohstoffe koumlnnten in Deutschland bis 2030 17 des Energiebeshydarfes durch Nawaros gedeckt werden Der Flaumlchenbedarf beliefe sich auf ca 44 Mio ha was einem viertel der heutigen landwirtschaftlichen Nutzflaumlche entspraumlshyche (Boumlse 2004a)

Unabhaumlngig vom betrachteten Szenarium wird die Groumlszligenordnung der fuumlr die Ausshydehnung des Anbaus nachwachsender Rohstoffe benoumltigten Flaumlche beachtlich sein und bei weitem moumlgliche Flaumlchenshystilllegungen und Extensivierungspotentiashyle in der Landwirtschaft als Folge weiteren Subventionsabbaus uumlberschreiten Im Geshygenteil die Nutzung stillgelegter Flaumlchen51

wuumlrde ndash dem aktuellen Trend folgend (BMELV 2006a) ndash wahrscheinlich weiter zunehmen Durch den Verlust wertvoller Habitate koumlnnte eine solche Entwicklung betraumlchtliche Auswirkungen fuumlr die natuumlrshyliche Biodiversitaumlt bzw den Naturschutz haben der von bisherigen Extensivieshyrungsmaszlignahmen profitierte (COM (2006) 34 final) Letztendlich sind durch den

51 Der Anbau von NaWaRos oder Industriepflanzen ermoumlglicht die Nutzung von Stilllegungsflaumlchen ohne auf die Ausgleichszahlungen verzichten zu muumlssen die dem Landwirt gezahlt wird um der Uumlberproduktishyon an Nahrungsmitteln entgegenzuwirken

Boom an Bioenergiepflanzen durch die Aumlnderung der Landnutzung und damit einhergehende Veraumlnderungen von Trans-pirationsverhalten und Albedo auch Aus-wirkungen auf das regionale Klima wahr-scheinlich

Weitere negative Auswirkungen sind zu erwarten sollte sich der bisher zu beo-bachtende Trend zu einigen wenigen Mo-nokulturen ndash in erster Linie Raps und Mais ndash fortsetzten bzw intensivieren Eine Stu-die zur Folgenabschaumltzung des Bioener-giepflanzenanbaus fuumlr die Verwendung in Biogasanlagen fuumlr Nordrheinwestfalensieht bei fortgesetzter Foumlrderung eine wei-tere Ausdehnung des Biomasse-Maisanbaus auf 180 000 ha voraus (Gouml-mann und Kreins 2006) Die Ausdehnung erfolgt dabei auch in erheblichem Maszlige zuLasten der Weizenflaumlche so dass der Maisanbau in zahlreichen Regionen Wei-zen als Leitkultur abloumlsen wird Uumlber dieallgemeinen Risiken von Monokulturen hinaus wie zB erhoumlhtem Schaumldlingsbe-fall Abnahme der Biodiversitaumlt oder Bo-denmuumldigkeit gilt der (Silo-) Maisanbau generell als humuszehrend und unter be-stimmten Bedingungen auf Grund der groumlszligeren Drillreihenabstaumlnde sowie des spaumlteren Bestandesschlusses als erosions-foumlrdernd Bei einer zunehmenden Intensi-vierung der Landwirtschaft durch den An-bau von nachwachsenden Rohstoffen sind in sensitiven Gebieten auch negative Auswirkungen auf den Boden- und Was-serhaushalt zu erwarten Dagegen ist auchein entgegen gesetzter Trend denkbar ein geringerer Duumlnger- und Pestizideinsatz durch den Anbau von nachwachsenden Rohstoffen durch die Zuumlchtung anspruchs-

loserer Sorten und durch geringere Quali-taumltsanforderungen

Auszligerdem werden ndash trotz einer gewaltigenKonzentration auf einige wenige Kulturen ndash die Anwendungsbereiche nachwachsen-der Rohstoffe kontinuierlich ausgeweitet (BMELV 2006a) so dass damit auch eine zunehmende Diversitaumlt der angebauten Ackerkulturen und eine vielseitigere Fruchtfolge eine Moumlglichkeit darstelltEinzelne Beispiele sind die Verwendung natuumlrlicher Faserpflanzen biogener Schmierstoffe oder von Arznei- und Ge-wuumlrzpflanzen deren stark wachsender Markt auf ein zunehmendes Gesundheits-bewusstsein in der Bevoumllkerung zuruumlck-geht und besonders lukrativ ist

Da es sich bei der Mehrzahl der bisher eingesetzten Rohstoffe um landwirtschaft-liche Nahrungsmittel handelt ist ferner einKonflikt zwischen Nahrungsmittel- und Energieproduktion moumlglich (OECD COM(2006) 34 final BMELV 2007a) bzw bereits abzusehen Dieser wird letztendlichuumlber den Marktpreis entschieden werden so dass eher mit steigenden Lebensmittel-preisen und Einkommen in der Landwirt-schaft zu rechnen ist So hat sich zB juumlngst in Mexiko der Maispreis wegen der verstaumlrkten Nachfrage aus den USA fuumlrdie Bioethanolherstellung verdoppelt was insbesondere die aumlrmere Bevoumllkerung trifft Steigende Preise von Milch und Milchprodukten in Deutschland im August 2007 waren die ersten Anzeichen einer Verteuerung der Agrarprodukte andere Lebensmittel werden nachziehen ndash sokoumlnnte Fleisch zB um 10-30 teurer werden (Spiegel-online 18092007) In-nerhalb Europas wird die Regulierung al-



lerdings der EU-Agrarpolitik insbesondeshyre Einfuhrbeschraumlnkungen fuumlr brasilianishysches Ethanol unterliegen Im Falle der Verdraumlngung der Nahrungsmittelerzeushygung bzw ihrer Verlagerung ins Ausland ist mit einem Verlust von traditionellen Arbeitsplaumltzen zu rechnen (Goumlmann und Kreins 2006) bei gleichzeitiger Schafshyfung neuer Arbeitsplaumltze So duumlrfte der wachsende Biomasseanbau einen positishyven Impuls auf die Beschaumlftigung im laumlndshylichen Raum sowie nachgeordneter Beshytriebe ausuumlben

Neben dem Flaumlchenkriterium ist ein entshyscheidendes Kriterium zur Bewertung des Anbaus von nachhaltigen Rohstoffen ihre Effizienz bei der Vermeidung von Treibshyhausgasemissionen So fuumlhrt der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen zwar nachweislich zu ihrer Reduktion52 doch ist ihre Produktion auch mit THG-Emissionen verbunden insbesondere durch den Anbau der entsprechenden Kulshytur und der damit verbundenen Herstelshylung und Verwendung von mineralischen Duumlngemitteln Weitere energieintensive Kosten sind der Transport der Nawaros ihre Umwandlung in Energie sowie ihre Verteilung

Bei der Beurteilung der Effizienz der THG-Reduktion von Biokraftstoffen kommen verschiedene europaumlische Stushydien ndash in Abhaumlngigkeit vom betrachteten Rohstoff der Bewertung von Nebenproshydukten der Art der Umwandlung in Bioshykraftstoffe etc ndash zu aumluszligerst unterschiedlishy

52 In Deutschland sind 2005 ca 53 Mio t CO2 durch den Ersatz fossiler Energietraumlger (Kohle und Erdgas) durch feste fluumlssige und gasfoumlrmige Biomasse eingeshyspart worden (BMU 2005) hinzu kommt die Substishytution von ca 3 des Treibstoffverbrauches va durch Biodiesel (BMELV 2006a)

chen Ergebnissen die von negativen Wershyten bis zu einer Einsparung von 80 reishychen (OECD COM (2006) 34 final) Geshynerell ist das THG-Einsparungspotential im Transportsektor geringer als bei der Generierung von Waumlrme oder Strom aus Biomasse Allerdings gilt wiederum dass sich technologische Fortschritte wie zB bei den Biokraftstoffen der zweiten Geneshyration (BtL-Kraftstoffe) positiv auf die THG-Bilanz sowie die Vermeidungskosshyten auswirken duumlrften So liegen die moshymentanen Vermeidungskosten von Treibshyhausgasen durch den Einsatz von in der EU produzierten Biokraftstoffen weit uumlber dem gehandelten Preis von 20 euro pro Tonne CO2

53 fuumlr die BtL-Kraftstoffe sollten sie zwischen 40 und 100 euro pro eingesparter Tonne CO2 liegen Unter dem Aspekt des kostenguumlnstigsten Klimaschutzes stellt sich hier ndash ganz im Geiste von Kyoto ndash die Frage ob der Staat nicht mehr fuumlr den Klima- und Ressourcenschutz erreichen koumlnnte wenn er die Foumlrdermittel alternativ einsetzen wuumlrde ndash zB im Bereich der Waumlrmeerzeugung ndash oder fuumlr den Import kosten- und energieeffizienterer erneuershybarer Energietraumlger wie z B Bioethanol aus Brasilien (Goumlmann und Kreins 2006)

4 Auswirkungen des Klimashywandels auf die Landwirtshyschaft

Die geographische Verbreitung landwirtshyschaftlicher Produktionssysteme und insshy

53 Nach Mastrandrea und Schneider (2004) muumlsste die Kohlenstoffsteuer 200 $ pro Tonne betragen um einen gefaumlhrlichen Klimawandel abzuwenden

besondere landwirtschaftlicher Kulturen54

zeigt den starken Einfluss den das Klimaauf diese ausuumlbt (Viner et al 2006) Da-bei wird das Pflanzenwachstum und in geringerem Ausmaszlig die Tierzucht vor al-lem durch die solare Einstrahlung die Temperatur und die Niederschlagshoumlhe sowie deren Verteilung beeinflusst Damit ist die Landwirtschaft unmittelbar von denAuswirkungen des Klimawandels sowohl auf die Quantitaumlt und Qualitaumlt der pflanzli-chen und tierischen Produktion als auch auf die Produktionsfaktoren betroffen Letzteres bezieht sich insbesondere aufBoumlden und sonstige Umweltfaktoren ein-schlieszliglich des Schaumldlings- und Pathogen-potentials Auf diesen Primaumlrwirkungen des Klimawandels auf der Ebene des Ein-zelorganismus bzw des Schlages oder Betriebes beruhen Folgewirkungen auf die regionale und nationale Agrarproduktion und Agrarlandschaft bis hin zur globalen Agrarproduktion und Handelsstroumlmen (zB Reilly 1999 Abbildung 14) Dabei nimmt mit zunehmender Aggregationse-bene der Komplexitaumltsgrad und damit auch die Unsicherheit von Prognosen zu da zunehmend andere Einflussfaktoren auf die Landwirtschaft an Bedeutung gewin-nen Hierzu gehoumlren zB das globale Be-voumllkerungswachstum die nationale bzw internationale Agrarpolitik die Entwick-lungen der Informations- und Biotechno-logie der Ruumlckgang der laumlndlichen Bevoumll-kerung in weiten Teilen der EU der Ener-giebedarf (zB nach nachwachsenden Rohstoffe) sowie die Verbrauchernachfra-gen

54 Pflanzen sind durch Immobilitaumlt staumlrker als Tiereden klimatischen Einfluumlssen ihres Wuchsortes ausge-setzt

Die OECD teilt die Auswirkungen des Klimawandels entsprechend in drei Kate-gorien ein die zum groszligen Teil in den in Abbildung 14 dargestellten Skalen bis hin zu globalen Zusammenhaumlngen betrachtet werden koumlnnen bzw muumlssen (OECD 2002)

minus die agronomischen Auswirkungen insbesondere Aumlnderungen in den An-baubedingungen direkte Auswirkun-gen auf die Tierhaltung zunehmender Bewaumlsserungsbedarf Veraumlnderungen im Pflanzenschutz in der Boden-fruchtbarkeit und der Gefaumlhrdung durch Erosion

minus soziooumlkonomische Auswirkungen be-dingt durch Veraumlnderungen in der Wirtschaftlichkeit verschiedener landwirtschaftlicher Betriebe zuneh-mendes wirtschaftliches Risiko Ein-kommensverluste und Verlust des kulturellen Erbes Verlagerung primauml-rer und verarbeitender Industrie zu-nehmende globale Versorgungsunsi-cherheit und

minus Auswirkungen auf die Umwelt wie va der Verlust von Oumlkosystemen und Biodiversitaumlt Naumlhrstoffauswa-schung und Pestizidbelastung

78 Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft

ErErtrtragsagswwirirkungen kungen Aumlnderungen in derAumlnderungen in der SSooziziooumlooumlkokonomnomiisscheche WWiirtrtsscchhaaffttssenenttwwicklunicklungOumlkOumlkosyosysstemtemwwiirrkkungeungenn AAggrarprarprrooduktiduktioonn AAuusswwirkunirkungengen PPoolitlitisiscchhee Aumlnde Aumlnderunrungengen

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Experimente

Prozess- bzw Ertrags-u Landnutzungsmodelle

Agraroumlkonomische Modelle

politische u oumlkonomische Modelle

Folgen

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Experimente

zunehmende Quereinfluumlsse und Unsicherheitenzunzunehmende Quereinfluumlsse und Unsicherheitenehmende Quereinfluumlsse und Unsicherheiten

Abbildung 14 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf die Landwirtschaft unter Beruumlcksichtigung verschiedener Aggregationsebenen bzw Skalen

Prognosen MecMecMechanismenhhanisanismenmen

Modell Experiment

Beobachtung

Zeitreihen

Modell

Beobachtung

Zeitreihen

Prognosen

Experiment

Mechanismen

Abbildung 15 Methoden zur Untersuchung der Auswirkungen von Elementen des Klimawandels auf der Ebene von Einzelpflanze bis hin zu Agraroumlkosystemen

79Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft

Im Folgenden stehen vor allem die agro-nomischen Auswirkungen im Mittelpunkt der Betrachtungen Dabei sind auf Model-len basierende Vorhersagen bzw Ab-schaumltzungen von Auswirkungen der Kli-maveraumlnderungen auf die landwirtschaftlishy

che Produktion (s Kapitel 46) nur moumlgshylich bei einer detaillierten Kenntnis der unmittelbaren biophysikalischen Wirkunshygen sich aumlndernder Klimaparameter auf pflanzen- und tierphysiologische Stoffshy

wechsel und Wachstumsprozesse und die daraus resultierenden Leistungen

Zur Methodik der Wirkungsuntersuchun-gen

Kenntnisse uumlber die Primaumlrwirkungen des Klimawandels werden aus Beobachtun-gen Modellen und vor allem aus der Durchfuumlhrung von Experimenten gewon-nen (Abbildung 15) Waumlhrend zB in La-bor- bzw in Gewaumlchshaus- und Klima-kammerversuchen die Wirkung einzelner Faktoren auf Pflanzen kontrolliert und oh-ne aumluszligere Einfluumlsse untersucht werden kann nimmt die Uumlbertragbarkeit von Un-tersuchungsergebnissen auf reale Feldbe-dingungen mit zunehmendem Bezug zum realen System zu (Laborversuch lt Kam-merversuch lt Feldversuch) Zur Untersu-chung der Wirkungen von einzelnen Treibhaus- bzw Spurengasen (CO2 O3) werden zB spezielle Feldbegasungssys-teme eingesetzt mit deren Hilfe die Gas-Konzentration gesteuert werden kann oh-ne in das reale Agraroumlkosystem stoumlrend einzugreifen (ua die so genannten FACE-Versuche = Free Air CO2 Enrichment)

Allerdings sind in der experimentellen Analyse der Anzahl der zu untersuchenden Parameter in der Regel versuchstechnische bzw oumlkonomische Grenzen gesetzt waumlh-rend durch die Klimaveraumlnderung im bdquoglo-balen Experimentldquo eine Vielzahl von sich gleichzeitig veraumlndernden Parametern ua auf Agraroumlkosysteme einwirken Hinzu treten Probleme zB durch Skalen- und Ruumlckkopplungseffekte (Niklaus 2007) Eine weitere Problematik bei experimen-tellen Untersuchungen besteht darin dass die Klimaveraumlnderungen uumlberwiegend

graduell fortschreiten waumlhrend in den meisten Experimenten der jeweils unter-suchte Klimaparameter in definierten Stu-fen geaumlndert wird Dies duumlrfte nicht nur die Reaktion von Agraroumlkosystemen auf die Klimaveraumlnderungen sondern auch die daraus abzuleitenden Anpassungsoptionen beeinflussen Die gaumlngigen experimentel-len Versuchsansaumltze liefern daher auch keine Vorhersage der tatsaumlchlich eintre-tenden Auswirkungen des Klimawandels sondern stellen Szenarien dar die es ges-tatten moumlgliche Reaktionswege bzw Antworten des betrachteten Systems zu erkennen und daraus fuumlr die Modellierung Schluumlsse zu ziehen Experimentelle Ver-suchsansaumltze zur Bewertung der Folgen des Klimawandels sind und bleiben jedoch die Basis fuumlr ein fundiertes Prozessver-staumlndnis und bilden daher die Grundlage fuumlr houmlher aggregierte Aussagen

41 Auswirkungen von Klima-veraumlnderungen auf pflanzen-physiologische Prozesse und die Ertragsleistung der wich-tigsten Kulturpflanzen

Im Folgenden werden in knapper Form die Auswirkungen der wichtigsten Parameter die sich im Zuge des Klimawandels aumln-dern werden (Temperatur CO2 O3 Nie-derschlag etc s auch Kapitel 21) aufStoffwechsel Wachstum und Ertragsleis-tung landwirtschaftlicher Pflanzen darge-stellt wobei der Schwerpunkt auf Veraumln-derungen der Temperatur und CO2-Konzentration liegt Moumlgliche Auswir-kungen auf die Qualitaumlt von Pflanzen bzw landwirtschaftliche Produkte werden unterKapitel 417 zusammengefasst


55 Dh noch deutlich vor der Denaturierung von Enshyzymen 56 Ribulose-15-Biphosphat- Carboxylase Schluumlsselshyenzym der Photosynthese


411 Auswirkungen der Temperashyturerhoumlhung

4111 Auswirkungen zunehmender mittlerer Temperaturen

Eine Veraumlnderung der Temperatur betrifft saumlmtliche Organisationsebenen der Pflanshyzenproduktion (Arbol und Ingram 1996) da alle biologischen und chemischen Reshyaktionen in Organismen und Oumlkosystemen von der Temperatur beeinflusst werden Einen Uumlberblick uumlber die moumlglichen Ausshywirkungen einer mittleren Temperaturershyhoumlhung auf verschiedene pflanzenphysioshylogische Prozesse gibt Tabelle 6

Die Photosyntheserate nimmt im unteren Temperaturbereich in der Regel mit steishygender Temperatur bis zu einem Maxishymalwert zu Dieser Maximalwert variiert in Abhaumlngigkeit von der Pflanzenart in einem weiten Bereich (Abbildung 16) Oberhalb dieses Wertes (bei Mais zB gt ca 35degC55) nimmt die Photosyntheserate wieder ab Dies gilt vor allem fuumlr die Kishynetik von Rubisco56 die geschwindigshykeitsbestimmend fuumlr die Photosynthese ist (Crafts-Brandner und Salvucci 2004) Einige Pflanzenarten koumlnnen sich allmaumlhshylich ndash auch ohne einen signifikanten Anshystieg der Atmung ndash an waumlrmere Bedinshygungen gewoumlhnen (Rosenzweig und Hilshylel 1998 Koumlrner 2006) Das Ausmaszlig und die genauen Bedingungen dieser Anpasshysung sind allerdings noch nicht bekannt wenn auch von houmlchster Wichtigkeit fuumlr die Modellierung der Pflanzenproduktion in einem waumlrmeren Klima sowie fuumlr die

Berechnung von Ruumlckkopplungsmechashynismen zB zwischen dem Klima- und dem Kohlenstoffkreislauf (King et al 2006) Daruumlber hinaus beeinflusst die Temperatur die Verteilung von Photosynshytheseprodukten innerhalb der Pflanze und damit ihre Morphologie va das Wurzel-Spross-Verhaumlltnis (Rosenzweig und Hillel 1998a) Unterdruumlcken hohe Nachttemperashyturen die Kohlenhydratversorgung reproshyduktiver Organe wird damit die Bluumlten- Frucht- und Samenbildung beeintraumlchtigt (Hall und Allen 1993 zitiert in Rosenshyzweig und Hillel 1998a)

Ein Anstieg der Temperatur hat ferner eishynen entscheidenden Einfluss auf die Atshymung und zwar sowohl auf die Licht-(Photorespiration) als auch die Dunkelatshymung (Koumlrner 2006) Letztere waumlre dabei auf Grund der (bisher) staumlrker ansteigenshyden Nachttemperaturen besonders betrofshyfen Solange die Temperatur unter ca 20degC liegt ist die Respiration bei Pflanshyzenarten der gemaumlszligigten Breiten fuumlr geshywoumlhnlich relativ niedrig sie steigt mit zushynehmender Temperatur und erreicht bei ca 40degC einen bdquoKompensationspunktldquo (Rosenzweig und Hillel 1998a) an dem die Atmung die gleiche Groumlszligenordnung wie die Brutto-Photosynthese aufweist so dass keine Netto-Kohlenstoffassimilation und damit kein Wachstum mehr erfolgt Bei houmlheren Temperaturen wuumlrde somit durch staumlrkere Atmungsverluste ein Teil der durch eine erhoumlhte Photosyntheserate gesteigerten Wuchs- und Ertragsleistung verloren gehen (Koumlrner 2006)

Kultur Topt Tmax Kaumlltetoleranz(Wachstumsbeginn)

Weizen 17-23 30-35 4-6 Mais 25-30 32-37 12-15 Sojabohne 15-20 35 -- Kartoffel 15-20 25 8-10

Abbildung 16 Die Temperaturabhaumlngigkeit der Photosyntheseleistung (oben) und wichtige Temperatur-bereiche verschiedener Kulturpflanzenarten (unten) (nach Wardlaw 1979 zitiert in Rosenzweig u Hillel 1998a)

Tabelle 6 Moumlgliche Auswirkungen einer Temperaturerhoumlhung auf Pflanzen (aus Hertstein et al 1994)

Charakteristikum Pflanzliche Reaktion Keimung Gleichmaumlszligiger und schneller Wachstumsbeginn Nettosubstanzgewinn tritt eher einWachstumsrate Houmlher Wachstumsdauer Kuumlrzer Vegetationsperiode Laumlnger Zellteilung Der Zellzyklus wird verkuumlrzt und die Zellteilungsrate erhoumlht CO2-Assimilation Zunahme bei C4-Pflanzen bei C3-Pflanzen nur geringe Zunahme bei gleichzeitiger

Erhoumlhung der CO2-Konzentration houmlhere Zunahme bei beiden Pflanzenarten Respiration Zunahme der Respirationsrate Transpiration Zunahme vor allem in Verbindung mit houmlherer Lichtintensitaumlt Translokation Zunahme bei houmlherer Atmungsintensitaumlt abnehmend Winterfestigkeit Bedarf an winterfesten Arten und Sorten geht zuruumlckHitzetoleranz Unguumlnstig Hitzeschaumlden treten vermehrt auf Vernalisation Anpassung der Arten Kulturpflanzen nimmt ab je weiter das Temperaturoptimum

uumlberschritten wirdErtrag Zunahme wenn das Wasserangebot ausreichend ist Groumlszligere Zunahme bei Kulturen

mit hohen Temperaturanspruumlchen Wenn keine Aumlnderungen der Strahlung und derNiederschlaumlge auftreten eher Ertragsreduzierung da mit einer verstaumlrkten Respiration gerechnet werden muss



Die Photosynthese bzw pflanzenphysioshylogische Prozesse werden in der Regel durch so genannte Kardinaltemperaturen gekennzeichnet (Abbildung 17) wobei neben dem Optimum das Temperaturmishynimum die Kaumlltegrenze und das Temperashyturmaximum die Hitzegrenze darstellt Das Temperaturoptimum wird im allgeshymeinen als der Temperaturbereich defishyniert (Fitter und Hay 1987) in dem das Pflanzenwachstum oder der Ertrag innershyhalb von 10 des maximal erreichbaren Wertes liegt vorausgesetzt alle anderen Variablen wie zB Bodenfeuchte Sauershystoffgehalt Naumlhrstoffversorgung etc sind nicht limitierend Bei Uumlberschreiten des optimalen Temperaturbereiches erfolgt haumlufig ein abrupter Ruumlckgang in Wachsshytum und Ertrag

Diese Kardinaltemperaturen sind je nach Pflanzenart und -Sorte bzw je nach Standort und Herkunft sehr unterschiedshylich ausgepraumlgt (Evans 1993) So hat Mais ndash aus den Subtropen stammend ndash zB ein deutlich houmlheres Temperaturoptimum fuumlr die Photosynthese als Weizen der aus eishyner gemaumlszligigteren Klimazone stammt Noch deutlicher unterscheiden sich die meisten Pflanzenarten in ihrer Sensitivitaumlt gegenuumlber niedrigen Temperaturen (Koumlrshyner 2006) Daruumlber hinaus bestehen groszlige Unterschiede zwischen verschiedenen Geshynotypen was sich ua auch in der weiten Anbauverbreitung von zB Weizen widershyspiegelt der selbst in den heiszligen Klimaten Indiens oder Australiens wirtschaftlich angebaut werden kann Es laumlsst sich ferner die Schlussfolgerung ziehen dass eine Temperaturerhoumlhung unterhalb des Optishymums prinzipiell zu einer Leistungssteigeshy

rung oberhalb des Optimums dagegen zu einer Leistungsminderung fuumlhren sollte

Die Bedeutung der geographischen Breite bzw Houmlhe

Demnach sollten auf Grund der gesteigershyten metabolischen57 Aktivitaumlt uumlberall dort positive Auswirkungen auf die Photosynshythese bzw das Pflanzenwachstum auftreshyten wo die gegenwaumlrtige Temperatur limishytierend ist (Weigel 2004 DEFRA 2000 Koumlrner 2006) wie insbesondere in den hohen noumlrdlichen Breiten Beispielsweise wurde auch bei einer experimentellen Ershywaumlrmung um 03 - 6degC die Pflanzenproshyduktivitaumlt in arktischen und temperierten Oumlkosystemen um durchschnittlich fast 20 erhoumlht (Rustad et al 2001) Eine wichtige Voraussetzung fuumlr die durch houmlshyhere Temperaturen und eine laumlngere Vegeshytationsperiode stimulierte Wachstumsrate ist dabei eine bessere Naumlhrstoffverfuumlgbarshykeit auf bisher temperaturlimitierten Standorten (Pentildeuelas et al 2004 siehe dazu auch Kapitel 22) Allerdings fanden die og Autoren bei staumlrkerem Wachstum verringerte Phosphorgehalte im Pflanzenshygewebe was darauf hindeutet dass insbeshysondere natuumlrliche Standorte bei besseren Wuchsbedingungen zunehmend naumlhrstoffshylimitiert sein koumlnnten

Eine weitere Voraussetzung fuumlr Wachsshytums- bzw Ertragssteigerungen ist dass ausreichende bzw houmlhere Niederschlaumlge die durch houmlhere Temperaturen gesteigerte Evapotranspiration ausgleichen da sonst Trockenheit limitierend wirken kann

57 Dabei verdoppelt sich nach der vanrsquot Hoffschen Gleichung die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Erhoumlhung der Temperatur um 10degC

(Hertstein et al 1994 ua) Deshalb wird ua fuumlr Nord- und Westeuropa ndash allerdings nur unter Einbeziehen des zu erwartenden CO2-Duumlngeeffektes (s Kapitel 412) - mit houmlheren landwirtschaftlichen Ertraumlgen ge-rechnet (IPCC 2001b und 2007b EEA 2004) Dabei ist das Resultat houmlherer Temperaturen haumlufig jahreszeitenabhaumln-gig so wirken sich zB in der Freiland-Gemuumlseproduktion houmlhere Temperaturen im Fruumlhjahr bzw Fruumlhsommer im allge-meinen positiv waumlhrend der ohnehin war-men Jahreszeit dagegen eher negativ aus Letzteres gilt vor allem fuumlr Gemuumlseartendie auch noch unter kuumlhlen Wachstumsbe-dingungen hohe Leistungen erbringen wie zB Kopfsalat (Peet und Wolfe 2000 Krug 2002 Wheeler et al 1993)

Dagegen fuumlhrt eine Temperaturerhoumlhung bei Pflanzen die bereits im Bereich ihres Temperaturoptimums wachsen uumlberwie-gend zu negativen Auswirkungen So wird weltweit vor allem fuumlr die Tropen und Subtropen und innerhalb Europas va fuumlr die mediterrane Landwirtschaft mit Ein-buszligen auf Grund der ansteigenden Tempe-raturen bei eher abnehmenden Nieder-schlaumlgen gerechnet (IPCC 2007b EEA 2005 Maracchi et al 2005) ndash insbesonde-re wenn Extremtemperaturen zu Enzym-schaumlden fuumlhren (Rosenzweig und Hillel1998a) Dabei kann der Ausfall eines ein-zigen entscheidenden Enzyms zum Tod des ganzen Organismus fuumlhren was erklauml-ren koumlnnte weshalb die meisten ackerbau-lich genutzten Kulturen Temperaturen bis zu einem relativ engen Bereich zwischen 40 und 45degC ertragen (Arbol und Ingram 1996) Daruumlber hinaus sind Pflanzen bei Temperaturen jenseits ihres Optimums generell anfaumllliger gegenuumlber weiteren

Stressfaktoren wie zB Pathogenen etc (Morecroft und Paterson 2006)

Determinierte versus nicht-determinierteKulturen

Bei Kulturen deren Entwicklungsverlaufuumlber Waumlrmesummen58 gesteuert wird den so genannten bdquodeterminiertenldquo Arten fuumlh-ren waumlrmere Temperaturen zu einer Ver-kuumlrzung der Entwicklung und damit bei annuellen Kulturen voraussichtlich zu ei-nem geringeren Ertragspotential (Reddy und Hodges 2000) So liegt der optimale Temperaturbereich fuumlr eine groumlszligtmoumlgliche Ernte zB fuumlr Weizen bei nur ca 15degC (Rosenzweig und Hillel 1998a) was sichauch in dem Nord-Suumldgefaumllle von Wei-zenertraumlgen in Europa sowie in Deutsch-land widerspiegelt (DEFRA 2000 s auch Kapitel 331) Bei Weizen fuumlhrt eine Temperaturerhoumlhung von 1degC zu einer Verkuumlrzung der Kornfuumlllungsphase um ca 5-10 und damit verbunden einem ent-sprechenden Ertragsruumlckgang (Lawlor und Mitchell 2000 Olesen et al 2000 Arbol und Ingram 1996) In einer aumlhnlichen Groumlszligenordnung (8 Ertragsverlust pro degC) liegen auch Ergebnisse aus Suumldwest-deutschland fuumlr Weizen fuumlr den Franza-ring et al (2007) eine Beziehung zwischen der Sommermitteltemperatur und dem Er-trag herstellten Fuumlr Roggen war in dieser Studie der Ertragsabfall mit steigender Temperatur sogar noch etwas groumlszliger Al-lerdings wurde in beiden Faumlllen nur die

58 Berechnet nach bdquogrowing degree daysldquo degC x Tagemit Temperaturen uumlber dem kulturspezifischen Mini-mum (ia gt5degC) Waumlrmesummen koumlnnen auch fuumlr dieModellierung der zukuumlnftigen Entwicklung von Feld-kulturen unter waumlrmeren Bedingungen herangezogenwerden


mittlere Temperatur uumlber die Hauptvegetashytionsperiode und keine weiteren Einflussshyfaktoren wie insbesondere der Niedershyschlag beruumlcksichtigt Zudem gibt es auch Hinweise darauf dass die Verkuumlrzung der Kornfuumlllungsdauer teilweise uumlber eine Zushynahme der Kornfuumlllungsrate kompensiert wird so dass ein Temperaturanstieg von 1degC eine Ertragsreduktion von nur ca 3shy4 mit sich bringen koumlnnte (Stone und Savin 1999)

Nicht-determinierte Kulturen wie zB Zuckerruumlbe Kartoffel oder Gruumlnlandarten reagieren dagegen auf die durch houmlhere Temperaturen verlaumlngerte Vegetationspeshyriode mit einem fortgesetzten Wachstum Sofern nicht waumlrmebedingt erhoumlhte Atshymungsverluste auftreten (Demmers-Derks et al 1998) duumlrfte sich dies positiv auf die Ertraumlge auswirken


Auswirkungen der Verlaumlngerung der Veshygetationsperiode

Eine direkte Folge der allgemeinen Ershywaumlrmung ist die Vorverlegung phaumlnologishyscher Phasen insbesondere der Fruumlhjahrsshyindikatoren sowie die Verlaumlngerung der Vegetationsperiode (Menzel et al 2001 Henniges et al 2005 Schroumlder et al 2005) So hat sich zwischen 1971 und 2000 der Beginn der Vegetationsperiode durchschnittlich ca 7559 Tage verfruumlht (Menzel et al 2006) bzw die Vegetatishyonsperiode60 um insgesamt ca 10 Tage

59 Parmesan und Yohe (2003) geben durchschnittlich 23 d pro Dekade an und Chmielewski und Roumltzer (2002) fanden 8 d zw 1989 und 1998 60 Als unmittelbare Konsequenz der Verlaumlngerung der Vegetationsperiode nimmt zB auch die Amplitude des jaumlhrlichen CO2-Zyklus seit den 60ger Jahren zu (Keeling et al 1996 zitiert in Walther et al 2002)

durch den uumlberwiegend spaumlteren Herbstshybeginn in Europa verlaumlngert Fuumlr landwirtshyschaftliche Kulturen (Apfel Kirsche und Roggen) beschreiben Chmielewski et al (2004) denselben Trend mit einer Verfruumlshyhung der Fruumlhjahrsentwicklung um 2 bis 3 Tage pro Dekade Mit einher geht eine Arealverschiebung bzw -erweiterung von bisher waumlrmelimitierten Arten Parmesan und Yohe (2003) fanden bei der Untersushychung von 1700 Arten (diverse Taxa und Regionen) eine Wanderung in Richtung der Pole um 6 km und bei alpinen Arten um 6 Houmlhenmeter pro Dekade in der zweishyten Haumllfte des 20 Jahrhunderts Im Durchshyschnitt rechnet man pro Grad Erwaumlrmung mit einer Ausdehnung in houmlhere geograshyphische Breiten um 100 bis 150 km bzw um 100 bis 150 Houmlhenmeter sofern eine Wanderung moumlglich ist (IPCC 2002 Leuschner und Schipka 2004)

Auch in Zukunft wird sich die Vegetatishyonsperiode als unmittelbare Folge der Ershywaumlrmung weiter verlaumlngern dabei fuumlhrt in Europa eine Erwaumlrmung um 10 C vorausshysichtlich zu einer Verfruumlhung des Vegetashytionsbeginns um ca eine Woche Allershydings werden die Pflanzenentwicklung und insbesondere kritische ontogenetische Phasen wie zB der Bluumlhbeginn in den gemaumlszligigten und kuumlhlen Klimaten neben der Temperatur in einem entscheidenden Ausmaszlig auch von der Photoperiodizitaumlt gesteuert Diese verhindert ua dass warshyme Temperaturen zu Jahresbeginn eine riskante Pflanzenentwicklung induzieren Dabei haumlngt die Staumlrke der Kontrolle durch die Photoperiodizitaumlt neben Wechshyselwirkungen mit der Temperatur vor alshylem von der jeweiligen Art ab (Koumlrner 2006)

Neben der Verlaumlngerung der Vegetations-periode wird sich auch ihr fruumlherer Beginn auf Management und Jugendentwicklung der Anbaukulturen auswirken Da die Zahl der Spaumltfroumlste insgesamt zwar abnehmen wird die Spaumltfrostgefahr jedoch weiterhin bestehen bleiben wird wird durch den fruumlheren Vegetationsbeginn zB im Obst-anbau zT von einem erhoumlhten Spaumltfrost-risiko ausgegangen (SMUL 2005 Chmie-lewski 2004) Ein weiteres Risiko stellenhoumlhere Temperaturen im Herbst dar die sowohl Winterkulturen durch hohe Saat-beettemperaturen beeintraumlchtigen koumlnnen als auch notwendige Abhaumlrtungsprozesse gefaumlhrden Da letzteres die Anfaumllligkeitgegenuumlber gelegentlich auftretenden Kaumll-teperioden erhoumlhen kann muss in einigen Regionen mit zunehmender Erwaumlrmung sogar mit mehr Ausfaumlllen durch Auswin-tern gerechnet werden (Mearns et al 1996 aus Rosenzweig und Hillel 1998a)Ferner koumlnnen Arten deren Entwicklung durch Vernalisationsprozesse bestimmtwird bei langfristig immer waumlrmeren Wintertemperaturen durch waumlrmere Tem-peraturen negativ beeinflusst werden (E-vans 1993) Bei Obstbaumlumen wie zB sensitiven Aprikosensorten kann in Frankreich bereits heute durch fehlende Kaumllte im Winter ein erhoumlhtes Auftreten von Nekrosen der Knospen und Abwurf der Bluumlten beobachtet werden (Seguin et al 2005)

4112 Auswirkungen zunehmender Temperaturvariabilitaumlt und von Hitzestress

Die zunehmende Temperaturvariabilitaumlt unter zukuumlnftigen Klimabedingungen

koumlnnte gravierende Ertragseinbuszligen nach sich ziehen So berechnen zB Porter und Semenov (2005) fuumlr Weizen an Hand von drei Simulationsmodellen dass eine Ver-dopplung der Standardabweichung der Temperatur bei unveraumlndertem Mittelwert den gleichen Ertragsruumlckgang bewirkt wie eine Temperaturerhoumlhung um 4degC sowie eine zweifach erhoumlhte Variabilitaumlt der Er-traumlge Dabei spielt die interannuelle Kli-mavariabilitaumlt (Temperatur- und Nieder-schlags-) insbesondere an Trockenstandor-ten fuumlr die Ertraumlge annueller Kulturen eine entscheidende Rolle (Porter und Semenov 1999)

Hitzestress und Hitzeschaumlden bei Pflanzen treten va dann auf wenn Trockenstress hinzutritt der die Transpirationskuumlhlung unterbindet Bei Wassermangel schlieszligen die Stomata und die Blatttemperatur steigt in der Folge an Haumlufig wird die Stresssi-tuation fuumlr die Pflanze noch durch starke solare Einstrahlung verstaumlrkt im unguumlns-tigsten Fall auch durch starke Winde (Ro-senzweig und Hillel 1998a) Dabei schauml-digen nicht nur hohe Lufttemperaturen61

die Blaumltter der Pflanzen auch die Wurzelnreagieren empfindlich auf hohe Boden-temperaturen Wurzeln haben im Allge-meinen niedrigere Temperaturoptima und sind weniger an extreme oder ploumltzlich fluktuierende Temperaturen angepasst (Paulsen 1994 zitiert in Rosenzweig und Hillel 1998a) Die Senkenstaumlrke der Wur-zeln dh die Faumlhigkeit Assimilate zu speichern nimmt im Vergleich zu anderen physiologischen Senken ab zur gleichen Zeit steigt die Atmungsrate bis die meta-bolischen Substrate erschoumlpft sind Dar-

61 Bereits ab 35 bis 40degC



uumlber hinaus beeintraumlchtigen hohe Tempeshyraturen die Aufnahme von Wasser und Naumlhrstoffen und die Verlagerung von Kohlenhydraten in die Wurzeln bis bei laumlngerem Einwirken schlieszliglich das ganze Wurzelwachstum zum Erliegen kommt

Allerdings sind landwirtschaftliche Kultushyren und insbesondere auch Genotypen unshyterschiedlich sensitiv gegenuumlber Hitzeshystress Dabei spielen metabolische Prozesshyse wie erhoumlhte Enzym- und Membranstashybilitaumlt sowie die Synthese von Hitzeshyschockproteinen zur Erhoumlhung der Thershymotoleranz eine bedeutende Rolle (Arbol und Ingram 1996 Rosenzweig und Hillel 1998a)

Sensitivitaumlt verschiedener Entwicklungsshystadien gegenuumlber hohen Temperaturen

Neben dem absoluten Uumlberschreiten von artspezifischen Temperaturmaxima spielt auch der Zeitpunkt des Auftretens von Hitshyzestress eine wichtige Rolle da die Hitzeshyempfindlichkeit vom jeweiligen Entwickshylungsstadium abhaumlngt Obwohl fast alle vegetativen und reproduktiven Phasen eine gewisse Anfaumllligkeit gegenuumlber Extremshytemperaturen aufweisen sind generative Stadien wie vor allem die Anthese62 beshysonders hitzesensitiv (Rosenzweig und Hillel 1998a Arbol und Ingram 1996) Hier koumlnnen hohe Temperaturen zu Probshylemen bei der Befruchtung bis hin zur Steshyrilitaumlt fuumlhren was bei Getreide (zB Weishyzen Reis) durch die Verringerung der poshytentiellen Kornzahl deutliche Ertragseinshybuszligen nach sich zieht Unter mitteleuropaumlshyischen Anbaubedingungen ist die Sensitishy

62 Entfalten der Bluumlte

vitaumlt bei Hafer am houmlchsten gefolgt von Gerste Roggen und zuletzt Weizen (Chmielewski und Koumlhn 1999) Das Korngewicht scheint dagegen etwas wenishyger empfindlich gegenuumlber Hitzestress zu sein (Arbol und Ingram 1996) Auch bei anderen sensitiven Kulturen wie zB Toshymaten koumlnnen Bluumlten oder junge Fruumlchte auf Grund von Hitzestress absterben Treshyten solche Extremereignisse waumlhrend der Vegetationsperiode vermehrt auf (vgl Kashypitel 232) muss mit relativ groumlszligeren Schaumlden gegenuumlber heutigen Verhaumlltnisshysen gerechnet werden Hitze als Stressfakshytor fuumlr Kulturpflanzen wuumlrde damit auch in Mitteleuropa bzw Deutschland an Beshydeutung gewinnen (Weigel 2004)

In Deutschland bereits beobachtete Ausshywirkungen ansteigender Temperaturen und zunehmenden Hitzestresses

Deutschlandweit koordiniert der Deutsche Wetterdienst die Erhebung der Verfruumlhung phaumlnologischer Phasen (ua landwirtshyschaftlicher Kulturen) mit Hilfe Phaumlnoloshygischer Gaumlrten (zB Menzel et al 2006) und vor allem dem Einsatz ehrenamtlicher Beobachter (Schroumlder et al 2005) Das Ergebnis wird mit Hilfe der phaumlnologishyschen Uhr dargestellt deren Verwendung sich mittlerweile in der Klimafolgenforshyschung etabliert hat Auch fuumlr die einzelshynen Bundeslaumlnder liegen zahlreiche Stushydien vor (zB fuumlr Hessen Pampus 2005 Baden-Wuumlrttemberg Schroumlder et al 2005 Rheinland-Pfalz Henniges et al 2005 und Sachsen Chmielewski et al 2004)

In noumlrdlicheren Anbaugebieten fuumlhren zB Herrmann et al (2004) die Ertragssteigeshy

rungen der letzten Jahrzehnte bei Mais neben zuumlchterischem und technischemFortschritt ua auch auf die Temperaturer-houmlhung seit 1900 zuruumlck Auch Chmie-lewski und Koumlhn (2000) beobachteten in einem uumlber 30-jaumlhrigen Feldexperimentseit Mitte der 80er Jahre zunehmendeRoggenertraumlge in Folge houmlherer Korndich-ten und Kornzahlen was auch auf die Klimaveraumlnderung zuruumlckzufuumlhren seinkoumlnnte dagegen wirken sich hohe Tempe-raturen waumlhrend der Kornfuumlllungsphase negativ auf das Korngewicht von Roggen aus Weiter fanden Franzaring et al(2007) eine negative Beziehung zwischen positiven Abweichungen der Julitempera-turen und den Kartoffelertraumlgen fuumlr das 20ste Jahrhundert Die im Jahr 2003 bzw 2006 auf Grund von Duumlrrestress beobach-teten Ertragsverluste wurden bereits in Kapitel 335 dargestellt

412 Auswirkungen zunehmender CO2-Konzentrationen in der Atmosphaumlre

CO2 ist neben Wasser der wichtigste Grundstoff fuumlr die pflanzliche Produktion Da die heutige CO2-Konzentration in der Atmosphaumlre noch immer limitierend fuumlr Photosynthese bzw Wachstum von C3-Pflanzen63 ist ist davon auszugehen dass eine ansteigende CO2-Konzentration in derAtmosphaumlre die stoffliche Produktion die-ser Pflanzen prinzipiell foumlrdert Ein Blickzuruumlck in die Erdgeschichte zeigt dass erst die ansteigenden CO2-Konzentra-

63 Der Name stammt von 3-Phosphoglycerat einer aus 3 Kohlenstoff-Atomen bestehenden Verbindung die das erste erfassbare Produkt der photosyntheti-schen CO2-Fixierung darstellt dieser Photosynthese-Typ herrscht in den gemaumlszligigten Breiten vor

tionen nach dem Ende der Wuumlrm-Eiszeit von ca 180 auf 280 ppm die Evolution der C3-Pflanzen und damit die Entstehung praumlhistorischer Kulturen ermoumlglichte (Vander Merwe 2005) Auch der anthropogen bedingte Anstieg der atmosphaumlrischen CO2-Konzentration von 280 ppm auf mitt-lerweile ca 380 ppm seit der industriellen Revolution duumlrfte die Pflanzenproduktion mit gefoumlrdert haben dies ist aber nicht belegt (Amthor 2001 Fangmeier und Franzaring 2006)

Diese Wirkung einer CO2-Anreicherung der Atmosphaumlre auf das Pflanzenwachs-tum auch CO2-Duumlngeeffekt genannt macht man sich zB in der Gewaumlchshaus-produktion von Nahrungs- bzw Zierpflan-zen seit langem zu nutze indem man die Gewaumlchshausluft kuumlnstlich mit CO2 anrei-chert Ein genereller Haupteffekt der an-steigenden CO2-Konzentrationen in der Atmosphaumlre wird in einer Erhoumlhung der Ressourceneffizienz gesehen da Pflanzen unter diesen Bedingungen effizienter mit den Ressourcen Licht Wasser Naumlhrstoffe etc umgehen sollen (Drake et al 1997) Neben der unmittelbaren Wirkung erhoumlh-ter CO2-Konzentrationen auf Photosynthe-se und Transpiration (su) auf der Ebene des einzelnen Blattes leiten sich auf Grund ua der erhoumlhten Biomasseproduktion veraumlnderter (stofflicher) Zusammenset-zung (su) und geringeren Wasserverbrau-ches der Pflanzenbestaumlnde zahlreiche Fol-ge-Effekte auf Oumlkosystem- und Land-schaftsebene ab die letztendlich die ge-samte Biosphaumlre betreffen (Koumlrner 2000) Im Folgenden werden einige Aspekte der Auswirkungen der CO2-Anstiegs in der Atmosphaumlre kurz dargestellt



4121 Physiologische und oumlkologische Auswirkungen

Einfluss auf Photosynthese und Respiratishyon

Chlorophyllhaltige Pflanzen koumlnnen mit Hilfe des Sonnenlichtes aus Kohlendioxid und Wasser Kohlehydrate herstellen In der Evolution der Pflanzen haben sich fuumlr die Assimilation von CO2 die Stoffwechshyselwege der C3-Pflanzen und der C4shyPflanzen64 sowie derjenige sukkulenter Pflanzen der so genannte Crassulaceae Acid Metabolismus (CAM) entwickelt Letzterer soll auf Grund seiner geringen Verbreitung und wirtschaftlichen Bedeushytung hier nicht weiter betrachtet werden (Still et al 2003) Erdgeschichtlich am aumlltesten sind die C3-Pflanzen zu denen ca 90 der Landpflanzen gehoumlren (Sage 2005) Ihr Schluumlsselenzym die Ribuloseshy15-Biphosphat-Carboxylase (Rubisco) entwickelte sich zu einem Zeitpunkt zu dem die Atmosphaumlre reich an CO2 und arm an Sauerstoff war In diesem Milieu traten bei der Kohlenstoffassimilation via Calvin-Zyklus65 kaum Verluste auf Grund der Lichtatmung (Photorespiration) auf Photorespiration fuumlhrt zu einer teilweisen CO2-Freisetzung wobei insbesondere ein hoher Sauerstoff- (O2) Partialdruck und hohe Temperaturen die Affinitaumlt von Rushybisco zu O2 steigen lassen bereits obershyhalb von 25degC betraumlgt die Verringerung der Photosynthese uumlber 20 (Sage 2005)

64 Der Name stammt von Oxalazetat einer aus 4 Kohshylenstoff-Atomen bestehenden Verbindung

Der Calvin-Zyklus ist eine zyklische Folge von chemischen Umsetzungen durch die Kohlendioxid zu Glucose und Wasser reduziert wird Er dient den meisten photoautotrophen Lebewesen zur Assimilatishyon von Kohlenstoff aus Kohlendioxid

im Allgemeinen betraumlgt sie zwischen 20shy40 (Long et al 2004)

Mit abnehmendem CO2- und zunehmenshydem O2-Partialdruck in der Atmosphaumlre entwickelten sich die C4-Pflanzen die nashytuumlrlicher Weise va auf trocken-heiszligen Standorten vorkommen Sie verfuumlgen uumlber einen Mechanismus zur bdquoVorab-Anreicherungldquo von CO2 (Sage 2005) dashybei wird CO2 zunaumlchst in den Mesophyllshyzellen66 an Phosphoenolpyruvat (PEP) fixiert und dann im Calvinzyklus weitershyverarbeitet Die Biomasseproduktion von C4-Pflanzen ist im Allgemeinen houmlher als die von C3-Pflanzen Trotz der relativ geshyringen Artenzahl der C4-Pflanzen ist ihre wirtschaftliche und oumlkologische Bedeushytung hoch da sie unter heutigen Klimabeshydingungen auf ca 40 der Landoberflaumlshyche vorkommen und 20-25 der globalen Primaumlrproduktivitaumlt von 3 der gesamten Pflanzenarten erwirtschaftet wird die jeshyweils dem C4-Photosyntheseweg angehoumlshyren (Collatz et al 1998 Sage et al 1999) Bekannteste Vertreter der C4shyPflanzen sind zahlreiche Graumlser darunter Zuckerrohr Hirse Chinaschilf und va der auch in gemaumlszligigten Breiten angebaute (Koumlrner-)Mais

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die houmlheshyre Wasserausnutzungseffizienz67 der C4shyPflanzen (Young und Long 2000 su) Diese ergibt sich unmittelbar aus der houmlheshyren Nettophotosynthese sowie va aus dem houmlheren CO2-Partialdruck im Blattinshyneren der uumlber den CO2-Regelkreis der Spaltoumlffnungen (Stomata) die Transpiratishy

66 Assimilationsgewebe 67 WUE- (water use efficiency) Verhaumlltnis des durch Photosynthese gebundenen Kohlenstoffs zu der dafuumlr transpirierten Wassermenge [g kg-1]

65

on (Verdunstung) reguliert C3-Pflanzenmuumlssen dagegen fuumlr eine bessere CO2-Versorgung die Spaltoumlffnungen weiter oumlffnen um die stomataumlre Leitfaumlhigkeit zu erhoumlhen was passiv zu houmlheren Wasser-verlusten durch Transpiration fuumlhrt

Auf Grund der Unterschiede im Photosyn-these-Stoffwechsel wird deutlich weshalbvor allem Pflanzen des C3-Typs durch steigende CO2-Konzentrationen in der Atmosphaumlre beguumlnstigt werden Hier fuumlhrt die Erhoumlhung der Konzentration des Aus-gangssubstrates nicht nur zu einer insge-samt houmlheren Photosyntheserate sondern auch zu einer houmlheren Nettophotosynthese durch die Unterdruumlckung der Photorespira-tion auf Grund der Verschiebung des CO2O2-Partialdruckverhaumlltnisses imBlattinneren (Abbildung 17) Experimen-telle Studien und Modellrechnungen (zB in Moore et al 1999 Stitt 1991 und Kimball et al 2002) ergaben dass die Photosynthese terrestrischer C3-Pflanzenunter erhoumlhten CO2-Konzentrationen inAbhaumlngigkeit von Pflanzenart undWuchsbedingungen um wenige bis zu 75 stimuliert werden kann

Dabei nimmt die Steigerung der Netto-Photosyntheserate durch die Temperatur-abhaumlngigkeit der ndash pflanzenspezifischen ndash Selektivitaumlt von Rubisco fuumlr CO2 bzw O2

mit ansteigenden Temperaturen zu (Drake et al 1997) so waumlchst die minimale Sti-mulierung durch Lichtatmung limitierter Photosynthese von 4 bei 10degC auf 35bei 30degC bzw von 19 bei Temperaturen unter 25degC auf 30 bei Temperaturen o-berhalb von 25degC unter experimenteller CO2-Anreicherung (Ainsworth und Long 2005) Aus dieser Interaktion zwischen

Temperatur und CO2-Duumlngungseffekt folgt auch dass das Temperaturoptimum lichtgesaumlttigter Photosynthese mit zuneh-menden CO2-Konzentrationen ansteigtDes Weiteren nimmt der obere Tempera-turwert bei dem noch eine positive CO2-Assimilation aufrechterhalten werdenkann zu Da houmlhere CO2-Konzentrationen mit einem Temperaturanstieg einhergehen werden ist dieser Effekt von groumlszligter Wichtigkeit er koumlnnte houmlhere Atmungs-verluste bei houmlheren Temperaturen sowie die potentielle Benachteiligung niedriger Breiten bei der Klimaveraumlnderung zum Teil kompensieren

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Ein-fluss erhoumlhter CO2-Konzentrationen aufdie Netto-Photosynthese Licht limitierter Blaumltter wie sie va in den tieferen Schich-ten von Pflanzenbestaumlnden vorkommen Hier kommt es zu einer Verschiebung desLichtkompensationspunktes68 hin zu nied-rigeren Lichtstaumlrken und damit zu einemAnstieg der Nettophotosyntheseleistung des Pflanzenbestandes Hierzu traumlgt nebender verbesserten Ausnutzung der Licht-quanten auch die Reduktion der Dunkel-atmung um ca 20 fuumlr eine Verdopplung der CO2-Konzentrationen bei (Drake et al 1997) Auf Grund der pro Flaumlchenein-heit houmlheren Biomasse muss jedoch auch damit gerechnet werden dass die Dunkel-atmung bei erhoumlhten CO2-Konzentrationen ndash im Gegensatz zur Lichtatmung ndash eher ansteigen wird (Rosenzweig und Hillel1998a)

68 Der Lichtkompensationspunkt gibt an ab welcherBeleuchtungsstaumlrke das durch den Calvinzyklus fi-xierte Kohlendioxid und das bei der Atmung ausge-schiedene Kohlendioxid gerade gleich sind Ab die-sem Punkt findet eine C-Nettofixierung statt dh die Pflanze ist in der Lage Kohlenhydrate aufzubauen



Allerdings wird fuumlr die Photosynthese haumlufig eine Akklimatisierung an erhoumlhte CO2-Konzentrationen in Folge laumlngerer Exposition beobachtet (Sage 1994 Ainsshyworth und Long 2005) Dieser Prozess ndash auch bdquodown-regulationldquo genannt ndash fuumlhrt dazu dass die Photosyntheserate von Blaumltshytern die an hohe CO2-Konzentrationen adaptiert sind unter der nicht-adaptierter Pflanzen liegt Eine entscheidende Rolle spielt dabei anscheinend die reduzierte Aktivitaumlt bzw Produktion von Rubisco die zum Einen auf den geringeren Bedarf an Rubisco bei houmlheren CO2-Gehalten zushyruumlckgeht und eine houmlhere Stickstoff-Effizienz impliziert Eine weitere Erklaumlshyrung ist die begrenzte Kapazitaumlt der Pflanshy

ze die zusaumltzlichen Assimilate zu verwershyten (Drake et al 1997) was zu houmlheren Gehalten an (loumlslichen) Kohlenhydraten in den Blaumlttern auf Grund veraumlnderter bioshychemischer und molekularer Prozesse fuumlhrt (Stitt 1991 Moore et al 1999) Drake et al (1997) berichten uumlber eine durchschnittliche Reduktion des Rubisco-Gehaltes von 15 und einer Reduktion der Aktivitaumlt von ca 24 unter erhoumlhten CO2-Bedingungen Mit einher geht eine Reduktion der Dunkelatmung Die gleishychen Autoren weisen jedoch darauf hin dass trotz Akklimatisierung der Nettophoshytosynthesezuwachs unter hohen CO2shyKonzentrationen uumlber dem des Vergleichsshyszenario liegt

Abbildung 17 Photosynthese (oben) und Transpiration (unten) eines Sommerweizenblattes in Abhaumlngigshykeit von der eingestrahlten Lichtintensitaumlt bei gegenwaumlrtiger (360 ppm offene Symbole) und erhoumlhter (700 ppm geschlossene Symbole) CO2-Konzentration in der Atmosphaumlre (Burkart unveroumlffentlicht)

Eine wichtige Voraussetzung fuumlr die Auf-rechterhaltung hoher Photosyntheseraten auch unter erhoumlhten CO2-Konzentrationenndash und damit auch einer hohen Biomasse-produktion ndash scheint deshalb die physiolo-gische Faumlhigkeit der Pflanze zu sein ef-fektiv Photosyntheseprodukte zu spei-chern dh ihre Senkenkapazitaumlt zu nutzen (Rosenzweig und Hillel 1998a) Weitere wichtige Faktoren sind die Wachstumsbe-dingungen insbesondere eine ausreichen-de Stickstoffverfuumlgbarkeit (Sage 1994 Drake et al 1997 Ainsworth und Long 2005) Unterschiede ergeben sich aus der Zugehoumlrigkeit zu funktionellen Gruppen69

(Ainsworth und Long 2005) und aus der spezifischen Reaktion der Pflanzenart (Stitt 1991) Waumlhrend einige Pflanzen keine Reduktion der Photosyntheserate infolge von Akklimatisierungsprozessen zeigen sind bei anderen Reaktionen imVerlauf von Tagen Monaten und ndash bei Baumlumen ndash sogar von Jahren gemessen worden (Adam et al 2004) Dies unter-streicht die Bedeutung langjaumlhriger Unter-suchungen fuumlr das Prozessverstaumlndnis Uumlber noch groumlszligere Zeitspannen erfolgen evolutive Anpassungsprozesse so zeigen Untersuchungen an herbarisiertem Blatt-material von Waldbaumlumen dass sich die Spaltoumlffnungsflaumlchen in den Blaumlttern in den letzten 200 Jahren um 30 verringert haben im gleichen Zeitraum stieg der CO2-Gehalt der Atmosphaumlre um 25 an(Kriebitzsch et al 2005) Allerdings ist fuumlr den Gaswechsel an der Blattoberflaumlche weniger die Dichte als die Oumlffnungsweite

69 Die Autoren unterscheiden hier Straumlucher Acker-kulturen Leguminosen Graumlser und Baumlume wobei insbesondere letztere mit deutlichen Biomassesteige-rungen auf erhoumlhte CO2-Konzentrationen reagieren

der Stomata von Bedeutung (Geijn und Goudriaan 1996)

Einfluss auf die stomataumlre Leitfaumlhigkeit die Transpiration und den Wasserhaushalt von Bestaumlnden

Bei erhoumlhten CO2-Konzentrationen in der Auszligenluft wird durch die verringerte Oumlff-nung der Stomata auch die Leitfaumlhigkeit fuumlr Wasser und damit ndash bei gleichzeitig erhoumlhter Photosyntheserate ndash die Transpi-ration von der Pflanzenoberflaumlche redu-ziert (s Abbildung 17) Allerdings faumlllt dieser CO2-Effekt auf der Bestandesebene deutlich geringer aus als auf der Ebene einzelner Pflanzen oder gar Stomata Waumlh-rend Morison (1985) fuumlr einzelne Pflanzen noch eine Erhoumlhung der Wasserausnut-zungseffizienz von 70 bis 100 durch das Zusammenwirken von erhoumlhter Photosyn-theseleistung und Transpirationsreduktion fuumlr moumlglich hielt und Kimball und Idso (1983) eine 45ige Reduktion des Was-serverbrauchs fuumlr Mais ermittelten fuumlhrtedie Verdopplung der CO2-Konzentrationin Kammer- oder auch Feldexperimenten bei Allen et al (1996) in der Regel nur zu einer 10-igen oder noch geringeren Re-duktion des Wasserverbrauchs von land-wirtschaftlichen Kulturen

Dabei gingen Allen et al (1996) davon aus dass ca 80 der erhoumlhten Wasser-ausnutzungseffizienz auf die gesteigerte Photosynthese und nur ca 20 auf die verminderte Transpirationsrate zuruumlckge-hen Letzterer Effekt trifft auch auf C4-Pflanzen zu die ebenso durch partielles Schlieszligen der Stomata ihre Wasserausnut-zungseffizienz erhoumlhen (Rosenzweig und Hillel 1998a) Dabei ist die relative



Wachstumsstimulation sowohl fuumlr C3- als auch fuumlr C4-Pflanzen bei limitierter Wasshyserversorgung auf Grund der positiven Ruumlckwirkung auf die Spaltoumlffnungen houmlshyher Daruumlber hinaus konnte verschiedentshylich gezeigt werden dass die relative Empfindlichkeit gegenuumlber Trockenstress unter erhoumlhten CO2-Konzentrationen abshynimmt (Weigel 2004) Auch die Stickshystoffversorgung hat uumlber die Steuerung der Rubisco-Aktivitaumlt und Konzentration eishynen (reziproken) Einfluss auf die Wassershyausnutzungseffizienz (Kimball et al 2002)

Ein weiterer direkter Folgeeffekt der vershyringerten Oumlffnungsweite der Stomata ist die reduzierte Abgabe latenter Waumlrme und damit die Erhoumlhung der Blatt- bzw Beshystandestemperatur Die Bedeutung dieses Effektes ist noch nicht voumlllig geklaumlrt Kimball et al (2002) fuumlhren Werte zwishyschen 06 bis 11 degC an und bei Idso et al (1987) und Chaudhuri et al (1986 zitiert in Rosenzweig und Hillel 1998a) reichen die Werte unter kontrollierten Bedingunshygen von 1 bis 3degC Auf Grund der houmlheren Blatttemperaturen steigt der intrazellulaumlre Dampfdruck und letztendlich die Transpishyration um ca 5-6 pro degC an (McKenney und Rosenberg 1993) Dadurch wird ein Teil70 der Wasserersparnis durch erhoumlhte CO2-Konzentrationen kompensiert Darshyuumlber hinaus koumlnnten erhoumlhte Blatttemperashyturen den pflanzlichen Stoffwechsel und Alterungsprozesse zusaumltzlich zur Klimashyerwaumlrmung beschleunigen (Rosenzweig und Hillel 1998a Geijn und Goudriaan 1996 Lawlor und Mitchell 2000) Da sich

70 Genauer die Differenz zwischen der Reduktion der stomataumlren Leitfaumlhigkeit und der Reduktion der Transpiration

letztendlich durch die verringerte Vershydunstungskuumlhlung auch die Umgebungsshytemperatur erwaumlrmt handelt es sich hiershybei um einen weiteren Beitrag zur Klimashyerwaumlrmung von 1-2degC der in den Klimashymodellen beruumlcksichtigt werden muss (Drake et al 1997)

Ob sich die effizientere Wasserausnutzung auf der Ebene des Blattes bzw der Pflanze tatsaumlchlich in einem niedrigeren Wassershyverbrauch des Bestandes auswirken wird und damit bis hin zum Wasserhaushalt ganzer Landschaften Bedeutung haumltte haumlngt von vielen Faktoren ab (Kimball et al 2002 van de Geijn und Goudriaan 1996) Zum einen beruht die Steigerung der Wasserausnutzungseffizienz va auf einer Erhoumlhung der Photosyntheserate Die erhoumlhte Biomasseproduktion bewirkt wieshyderum einen houmlheren Wasserverbrauch Eine schnellere Pflanzenentwicklung wird haumlufig zu einer rascheren Bodenbedeshyckung fuumlhren und damit die Evaporation vom Boden senken Andererseits verurshysacht ein erhoumlhter Blattflaumlchenindex eine houmlhere Interzeption und damit auch Evashyporation vom Kronendach (Rosenzweig und Hillel 1998a) Letztendlich vershybraucht eine schnellere Vegetationsentshywicklung bei houmlheren Temperaturen wenishyger Wasser ndash allerdings um den Preis poshytentieller Ernteverluste

Eine weitere moumlgliche Konsequenz einer verringerten Bestandestranspiration sind houmlhere Bodenfeuchten wie zB von Volk et al (2000) fuumlr (C3-) Grassland unter ershyhoumlhten CO2-Bedingungen gemessen Dashybei uumlberwog dieser indirekte CO2-Effekt den direkten Duumlngeeffekt deutlich Auch Niklaus (2007) haumllt die Wasserersparnis

fuumlr die haumlufig wichtigere Komponente des CO2-Duumlngeeffektes ndash insbesondere in Trockenstress gefaumlhrdeten Gebieten (zB Morgan et al 2004) In einem trockenen Jahr wuumlrde dieses Bodenwasser den Pflan-zen zusaumltzlich zur Verfuumlgung stehen Die-ser Effekt koumlnnte dem im Zuge der Klima-erwaumlrmung haumlufiger auftretenden Tro-ckenstress entgegen wirken

4122 Agronomische Auswirkungen auf Biomasseproduktion bzw Ertrag

Die unter ansteigender CO2-Konzentrationin der Atmosphaumlre stimulierte Netto-Photoynthese schlaumlgt sich in der Regel in einer erhoumlhten Biomasseproduktion nieder (Allen et al 1996) Dabei wird nicht nur eine Vergroumlszligerung sondern auch eine er-houmlhte Anzahl einzelner Pflanzenorgane festgestellt Neben einer erhoumlhten Blatt-zahl weisen auch Spross und Wurzel haumlu-fig staumlrkere Verzweigungen auf Die Zahl der Bluumlten und Fruumlchte kann ebenfalls er-houmlht sein Da Verzweigung und Blattana-tomie von groszliger Bedeutung fuumlr den Auf-bau der Vegetationsdecke sind beeinflus-sen sie ihrerseits die Lichtausbeute und damit die Photosyntheseleistung und Bio-massebildung des Bestandes (Brunnert 1994)

Fuumlr die landwirtschaftliche Produktion ist dabei von entscheidender Bedeutung in wie weit der Ertrag von Kulturpflanzenbeeinflusst wird Besonders guumlnstig scheint die Situation bei landwirtschaftli-chen Kulturen deren unterirdische Spei-cherorgane geerntet werden da es in die-sen zu einer bevorzugten Anreicherung von Trockenmasse kommt (Kimball

1983 Miglietta et al 2000 Bindi et al 2006) Generell gibt es eine allgemeine Tendenz hin zu einem zunehmenden Wur-zel-Sprossverhaumlltnis bei erhoumlhten CO2-Konzentrationen wenn auch die Schwan-kungsbreite zwischen einzelnen Versuchs-ergebnissen hoch ist Eine moumlgliche Erklauml-rung ist dass bei der Photosynthese frei werdender Stickstoff zusaumltzlich fuumlr anabo-lische Prozesse in die Wurzeln verlagert wird Verstaumlrkend wirken sich sowohl Wasser- als auch Naumlhrstoffmangel aus (Kimball et al 2002 Rosenzweig und Hillel 1998a)

Waumlhrend bei Gruumlnland ein Zuwachs der oberirdischen Biomasse uumlberwiegend zu-nehmenden Ertraumlgen entspricht ist bei Getreide die Beeinflussung des Ernteinde-xes71 ein entscheidender Parameter NachAllen et al (1996) scheint der Ernteindex mit zunehmenden CO2-Konzentrationen und Temperaturen abzunehmen Gruumlnde hierfuumlr koumlnnten in den Veraumlnderungen von Pflanzenorganen liegen ua der Zunahmedes Stamm- bzw Stengelgewichtes der Blattflaumlche72 sowie der Blattdicke73 (Ro-senzweig und Hillel 1998a) Dagegenkonnten Cure und Acock (1986) in ihrer Literaturstudie bei insgesamt eher positi-ver Tendenz keinen signifikanten Effekterhoumlhter CO2-Konzentrationen auf den Ernteindex feststellen Dabei scheint der Ertragszuwachs generell eher auf eine staumlrkere Bestockung und eine houmlhere An-zahl von Koumlrnern als ein houmlheres Kornge-wicht zuruumlckzugehen

71 Verhaumlltnis von Kornmasse zu gesamter oberirdi-scher Biomasse72 Leaf area index LAI ndash ua Basis fuumlr die erhoumlhteBiomasseproduktion 73 Specific leaf area SLA Ursache ist die Akkumula-tion loumlslicher Kohlehydrate



In den vergangenen Jahrzehnten ist eine Vielzahl von Studien zu den Auswirkunshygen erhoumlhter CO2-Konzentrationen auf den Ertrag landwirtschaftlicher Nutzpflanzen durchgefuumlhrt worden (zB in Kimball 1983 Cure und Acock 1986 Kenny et al 1993 Rosenzweig und Hillel 1998a Reddy und Hodges 2000 Kimball et al 2002) Besonders hoch ist die Anzahl der Studien zur Ertragsentwicklung von Weishyzen (zB Bender et al 1999a Amthor 2001) der weltweit wichtigsten landwirtshyschaftlichen Kultur die zudem in einer Vielzahl von Klimaten angebaut wird (Lawlor und Mitchell 2000) Auch die Wirkung auf die Grundnahrungsmittel Reis Mais Soja und in etwas geringerem Umfang Hirse (Sorghum) ist untersucht worden (zB Long et al 2005)

Da unter erhoumlhten CO2-Konzentrationen jede Pflanzenart haumlufig sogar jede Sorte in Abhaumlngigkeit von den Versuchsbedinshygungen74 in ihrem Ertragszuwachs anders reagiert ndash wie zB fuumlr verschiedene Weishyzensorten in Tabelle 7 dargestellt ndash ist die Variabilitaumlt der Versuchsergebnisse allershydings entsprechend hoch Bereits in der Literaturstudie von Kimball (1983) reichte der Ertragszuwachs verschiedener Kulturshypflanzen aus Treibhaus- bzw Kammervershysuchen von negativen Werten bis zu uumlber 100 Generell scheinen schnell wachshysende Arten staumlrker in ihrer Biomasseproshyduktion stimuliert zu werden als langsam wachsende Ferner reagieren Pflanzen bei hoher Naumlhrstoffversorgung ndash mit Ausshynahme der Wasserversorgung ndash staumlrker als naumlhrstofflimitierte (Poorter 1998) Darshyuumlber hinaus ist zu erwarten dass nichtshy

74 zB kuumlnstlichnatuumlrlich limitiertesnichtlimitiertes Naumlhrstoff- und Wasserangebot Jahreszeit etc

determinierte Pflanzen wie zB Kartofshyfeln staumlrker als determinierte wie zB Getreide in ihrem Wachstum gefoumlrdert werden

Tabelle 7 Ertragsveraumlnderungen ( im Vershygleich zur heutigen CO2-Konzentration) vershyschiedener Sommerweizensorten ermittelt in unterschiedlichen CO2-Anreicherungsexperishymenten (OTC = open top chambers FT = Foshylientunnel) (aus Weigel 2004 nach Fangmeier und Jaumlger 2001)

Sorte Anzucht Mittlere Ertragsveraumlnderung []

Turbo OTC + 35 Nandu OTC + 47 MV 16 OTC - 2 Hartog FT + 11 bis + 36 Late FT + 34 Hereward FT + 7 bis + 44

bzw bis + 168 Minaret OTC + 35 bis + 43 Star OTC + 26

Aumlltere Literaturzusammenstellungen geshyben an dass die Ertraumlge im Mittel bei C3shyPflanzen um ca 33 bei C4-Pflanzen um ca 10 zunehmen wenn die Umgebungsshyluft der Pflanzen mit CO2 angereichert wurde (Kimball 1983 Cure and Acock 1986) Werte in dieser Groumlszligenordnung gehen haumlufig auch in Modelle fuumlr die Sishymulation kuumlnftiger Ertraumlge unter Klimashyveraumlnderungen ein Allerdings mehren sich in juumlngster Zeit Zweifel in wie weit diese Wachstums- und Ertragsabschaumltzunshygen die haumlufig unter optimierten Bedinshygungen in Kammerversuchen gewonnen wurden auf die realen Bedingungen der Landwirtschaft uumlbertragen werden koumlnnen (Kimball et al 2002 Parry et al 2004 Ainsworth und Long 2005 Long et al 2005) So betragen die unter Freilandbeshy

dingungen uumlberwiegend in so genannten FACE75-Experimenten ermittelten Er-tragszuwaumlchse meist nur ca ein Drittel bis die Haumllfte der aus fruumlheren Kammerversu-chen stammenden Werte Long et al(2005) mittelten aus verschiedenen FACE-Experimenten einen Ertragsanstieg von 11 fuumlr C3-Kulturen und von nur 7 fuumlr die fuumlnf wichtigsten Grundnahrungsmittel (su) Bei Ainsworth und Long (2005) liegen die Ertragsanstiege unter Einbezie-hen der CO2-sensitiven Baumwolle imMittel immerhin bei 17

Erschwerend fuumlr einen unmittelbaren Ver-gleich bdquoalterldquo und bdquoneuerldquo Versuchsergeb-nisse ist der Umstand dass die unter-schiedlichen Versuchsansaumltze zusaumltzlichhaumlufig sowohl unterschiedlich hohe CO2-Konzentrationen der Kontrolle als auch der Behandlung beinhalten was nach Tu-biello et al (2007) ua die Ursache fuumlr den unterschiedlich hoch ausfallenden CO2-Effekt sein koumlnnte Waumlhrend die Kammerversuche aumllteren Datums meist CO2-Konzentrationen von 660 ppm appli-zierten arbeiten die FACE-Versuche juumln-geren Datums im Allgemeinen mit CO2-Konzentrationen zwischen 550-575 ppm(Long et al 2005) Dabei entspricht ein 33-iger Ertragsanstieg bei 660 ppm CO2

einem Ertragszuwachs von 23 bei 560 ppm sofern ein linearer Anstieg der Reak-tion zugrunde gelegt wird und einem Er-tragsanstieg von 25 unter der Annahmeeines hyperbolischen Anstieges Ab ca 650 ppm soll eine CO2-Saumlttigungs-konzentration fuumlr C3-Pflanzen erreicht sein(Bunce 1992)

75 Free Air Carbondioxide Enrichment

Getreide

Im Einzelnen betragen die bei Long et al(2005) angefuumlhrten Ertragszuwaumlchse fuumlr eine CO2-Konzentration von ca 550 ppmfuumlr Sommerweizen 8 (Kimball et al 1995) und fuumlr Reis 10 (Kim et al 2003) fuumlr die C4-Pflanzen Mais und Hirse (Sorghum) wurde dagegen kein signifikan-ter Ertragsanstieg festgestellt (Ottman etal 2001 Leakey et al unveroumlffentlichte Daten des Illinois-SoyFACE-Experi-ments) Allerdings war die Biomasse in den Sorghum-Parzellen unter Trocken-stress erhoumlht was in Zukunft einen positi-ven indirekten Einfluss erhoumlhter CO2-Konzentrationen auf Grund einer verbes-serten Wasserversorgung erwarten laumlsst (Ottman et al 2001) Auch bei Mais fuumlhrt die Verdopplung der CO2-Konzentrationgegenuumlber dem heutigen Wert zu einer verbesserten Wasserverfuumlgbarkeit aumlltere Versuche ergaben im Durchschnitt eineum 45 verringerte Transpiration (Kim-ball und Idso 1983) In einer aumlhnlichen Groumlszligenordnung liegen die von Kimball et al (2002) zitierten Werte einer 12-igen Ertragssteigerung bei Weizen und Reis bei hoher Stickstoff- und Wasserversorgung Waumlhrend eine limitierende Stickstoffver-sorgung zu einem nur 7-igen Ertragszu-wachs fuumlhrte stiegen die Weizenertraumlge unter limitierender Wasserversorgung um 23

Hack- und andere Blattfruumlchte

Neben Getreide spielen fuumlr die menschli-che Ernaumlhrung weltweit auch Wurzel- und



Knollenkulturen76 eine wichtige Rolle Mit Ausnahme der Kartoffel sind vergleichsshyweise wenige Untersuchungen zu den Auswirkungen ansteigender CO2shyKonzentrationen auf diese wichtige Grupshype landwirtschaftlicher Kulturen durchgeshyfuumlhrt worden (Miglietta et al 2000) die auf Grund ihrer ausgepraumlgten Senkenkashypazitaumlt und spezifischer Assimilatverlageshyrung innerhalb der Pflanze77 besonders stark reagieren sollten Dabei nimmt die verstaumlrkte C-Allokation in den Wurzelbeshyreich unter erhoumlhten CO2-Konzentrationen bei Naumlhrstoffmangel noch zu (zB Hill 2006) Tatsaumlchlich sind die berichteten Ertragszuwaumlchse fuumlr Kartoffeln sowohl in Kammer- als auch in Freilandversuchen von zT mehr als 50 im Vergleich zu anderen Kulturen relativ hoch (Kimball 1983 Bindi et al 1998 und 2000 jeweils zitiert in Finnan et al 2005 Bindi et al 2006) Ursaumlchlich dafuumlr waren vor allem sowohl eine houmlhere Knollenanzahl als auch ein houmlheres Knollengewicht

Andererseits finden sich selbst zwischen verschiedenen FACE-Experimenten ganz erhebliche Unterschiede Waumlhrend FACE-Experimente in Italien bei 550 bzw 560 ppm CO2 Ertragssteigerungen zwischen 30 bis 59 ergaben wurden in deutshyschen Untersuchunen nur knapp 3 bis 9 ermittelt (Miglietta et al 1998 Bindi et al 1998 2000 Fangmeier 1998 2000 jeweils zitiert in Finnan et al 2005 Bindi

76 Wichtige Vertreter sind neben der (gemeinen) Karshytoffel (Solanum tuberosum L) die 46 der globalen Produktion dieser Gruppe ausmacht (FAOSTAT 2004) zB auch Suumlszligkartoffel (Ipomea batatas) Mashyniok (Manihot esculenta) Yams (Dioscorea subsp) sowie Gemuumlsesorten wie zB Rettich (Raphanus sativus) Karotte (Daucus carota subsp) und Kohlrabi (Brassica oleracea) 77 Entlang des apoplastischen Phloem-Transports

et al 2006) Daruumlber hinaus berichten Miglietta et al (1998) von einem 10shyigen Anstieg der Kartoffelertraumlge pro 100 ppm CO2-Anstieg bis zu einem bdquoGrenzshywertldquo von 680 ppm CO2 Andererseits verursachen erhoumlhte CO2-Konzentrationen auch houmlhere physiologische bdquoBetriebskosshytenldquo so fuumlhren Finnan et al (2005) die Zunahme der Respirationsrate mit zunehshymender Vegetationsperiode auf houmlhere Erhaltungskosten auf Grund schnellerer Alterung zuruumlck Neben der natuumlrlichen Jahr-zu-Jahr-Variabilitaumlt spielen auszligerdem die verschiedenen Sorten und die Anbaushypraktiken eine Rolle fuumlr die Variabilitaumlt der CO2-Effekte Weitere wichtige Einshyflussfaktoren sind Tageslaumlnge und Strahshylungsstaumlrke (Wheeler et al 1991)

In der bereits oben angefuumlhrten Studie zishytieren Long et al (2005) Ertragssteigerunshygen von 15 (Morgan et al 2005) fuumlr Soja einer Leguminose Leguminosen reagieren wegen der autonomen Stickshystofffixierung aus der Luft vergleichsweise stark auf den CO2-Duumlngeeffekt (zB Luumlshyscher et al 2000 Hebeisen et al 1997)

Gruumlnland

Die Produktivitaumlt von Gruumlnland steigt im Allgemeinen mit steigender Temperatur und Feuchte an solange der Optimumbeshyreich fuumlr das Pflanzenwachstum nicht uumlshyberschritten wird Insbesondere die rascheshyre Fruumlhjahrserwaumlrmung duumlrfte sich positiv auf die Gruumlnlandproduktivitaumlt auswirken im Verlauf der Vegetationsperiode fuumlhren Temperaturextreme dann eher zu Ertragsshyverlusten (DEFRA 2000) Auch auf Grund des bdquowassersparendenldquo Effektes erhoumlhter CO2-Konzentrationen vermuten

Morgan et al (2004) dass im temperierten Klimabereich insbesondere unter Sitautio-nen mit schlechter Wasserversorgung mit einer houmlheren Biomassebildung zu rech-nen sein duumlrfte Hinzu kommt der bdquodirek-teldquo CO2-Duumlngeeffekt der dort die Tro-ckenmasseproduktion von Grassland auf fruchtbaren Boumlden stimuliert (Fuhrer 2003)

So wurde zB im Schweizer FACE Expe-riment der Ertrag von Deutschem Wei-delgras (Lolium perenne) einem verbreite-ten Weide- und Schnittgrass durch erhoumlh-te CO2ndashKonzentrationen durchschnittlichum 7 der von Weiszligklee (Trifolium re-pens L) zwischen 10 und 20 stimuliert (Hebeisen et al 1997) In einer Modell-simulation zur Auswirkung des Klima-wandels und besonders des CO2-Duumlngeeffektes fuumlr Dauergruumlnland in der Schweiz wurden Ertragssteigerungen ineiner aumlhnlichen Groumlszligenordnung von 6-20 modelliert (Fuhrer 1997) Dabei schwankte die Ertragsbeeinflussung von Lolium in Abhaumlngigkeit von der Stick-stoffversorgung von einem Verlust von bis zu -20 bis zu einer Stimulation von +27 bei hoher Stickstoffduumlngung Dabei scheint auch das Entwicklungsstadiumuumlber die Veraumlnderung der Senkenstaumlrke von Bedeutung zu sein (Daepp et al 2001) Bei Stickstoffmangel wurde der oberirdische Biomasseruumlckgang zudem von einer starken Zunahme der Wurzel-biomasse von bis zu uumlber 100 begleitet (Hebeisen et al 1997) Durch die relative Foumlrderung von Leguminosen unter erhoumlh-ten CO2-Konzentrationen in Klee-Grasmischungen kann sich unter reduzier-tem Naumlhrstoffangebot deshalb auch die Zusammensetzung hin zu einem houmlheren

Leguminosen-Anteil verschieben (Schenk et al 1997a b Luumlscher et al 2006 Hart-wig und Sadowsky 2006) daruumlber hinaus wird die Gesamtstickstoffversorgung des Gruumlnlandoumlkosystem verbessert (Zanetti et al 1997)

Sonderkulturen

Baumlume sollten auf Grund ihrer Senken-staumlrke besonders sensitiv auf den CO2-Duumlngeeffekt reagieren Dies gilt insbeson-dere fuumlr Obstbaumlume die zudem selten Naumlhrstoff- oder Wasser limitiert sind (Janssens et al 2000) Allerdings haben nur wenige Untersuchungen die Auswir-kungen erhoumlhter CO2-Konzentrationen aufObstbaumlume gepruumlft Ainsworth und Long (2005) kamen bei der Auswertung zwoumllf groszligflaumlchiger FACE-Versuche zu demErgebnis dass Baumlume unter FACE-Bedingungen mit durchschnittlich 28 mehr Trockensubstanz die houmlchste Wachs-tumsstimulation im Vergleich zu anderenfunktionellen Pflanzengruppen (wie zB Ackerkulturen Leguminosen Graumlser etc) aufweisen Allerdings handelt es sich in den meisten diesbezuumlglichen Experimen-ten um junge schnell wachsende Baumlume die nur eingeschraumlnkt Aussagen uumlber das Verhalten aumllterer Baumlume erlauben So be-richten zB Adam et al (2004) aus einem der wenigen langjaumlhrigen CO2-Anreiche-rungsexperimente78 von einer Akklimati-sation der Photosynthese und damit ein-hergehenden Reduktion des oberirdischen Biomassezuwachses von Zitrusbaumlumen (Bitterorangen) die im sechsten Versuchs-

78 Dabei handelt es sich allerdings nicht um einFACE- sondern ein Open-Top-Experiment (OTC open top chamber) was einem nach oben offenenKammerversuch im Freiland entspricht



jahr begann und sich noch im 14 Jahr deutlich zeigte Neben der Zugehoumlrigkeit zu einer bestimmten funktionellen Gruppe sind allerdings weitere Faktoren wie va die Umweltbedingungen und die Reaktion der jeweiligen Art wichtige Kriterien fuumlr die spezifische CO2-Sensitivitaumlt (Nowak et al 2004) Schenk et al (1997 a b) und Manderscheid et al (1997) untersuchten die Auswirkungen erhoumlhter CO2-Konzenshytrationen auf Ertragsleistungen Wachstum und Futterqualitaumlt in Modelloumlkosystemen mit Klee-Weidelgras-Gemischen einheishymischer Sorten Dabei ergaben sich ua eine deutliche Foumlrderung des Klee- auf Kosten des Graswachstums durch die CO2-Anreicherung sowie Veraumlnderungen der Mineralstoffgehalte der Klee- und Graspflanzen

In Bezug auf den Obstertrag fanden Idso und Kimball (1997) in der og Versuchsshyanstellung mit Bitterorangen dass sich der CO2-Duumlngeeffekt bei Zitrusfruumlchten wie bereits fuumlr Ackerkulturen beschrieben in erster Linie in einer houmlheren Anzahl an Fruumlchten auswirkt Dagegen bewirkte eine CO2-Anreicherung bei Wein in einer Mini-FACE-Anlage sowohl eine Steigerung der frischen Beerenmenge als auch der Beeshyrengroumlszlige um 23 bzw 47 (Bindi et al 1995) Allerdings deuten einige Langzeitshystudien auch darauf hin dass unter erhoumlhshyten CO2-Konzentrationen eine Verschieshybung der generativen zur vegetativen Entshywicklung eintreten koumlnnte (Bindi et al 1996a zitiert in Schultz 2005) die auf Grund der proportional houmlheren Blattflaumlshychenentwicklung die ohnehin kritischer werdende Wasserversorgung zusaumltzlich anspannen koumlnnte Diese Entwicklung fuumlhrte in Modellstudien zu Ertragsreduktishy

onen wobei die Sorte Cabernet Sauvignon deutlich sensitiver reagierte als die Sorte Sangiovese (Bindi et al 1996b zitiert in Schultz 2005)

Fuumlr Gemuumlse kann auf Grund der Vielfalt der Arten nur eine allgemeine Aussage getroffen werden Sorten mit einem hohen Ernteindex ausgepraumlgter Senkenstaumlrke nicht-determinierter Entwicklung und lanshyger Vegetationsperiode werden vorausshysichtlich am staumlrksten auf hohe CO2shyKonzentrationen reagieren (Peet und Wolshyfe 2000) Aumlhnlich wie fuumlr Getreide wurde auch fuumlr Gemuumlse wie zB Gurken festgeshystellt dass Ertragszuwaumlchse von 34 vor allem auf eine houmlhere Anzahl an geernteshyten Fruumlchten und erst in zweiter Linie auf groumlszligere Fruumlchte zuruumlckgehen (Nederhoff 1994 zitiert in Peet und Wolfe 2000) Wheeler et al (1993 1995) berichten fuumlr Karotten sogar Ertragszunahmen von ca 50 und fuumlr Speisezwiebeln von bis zu 86 ndash beides Vertreter der Wurzel- bzw Zwiebelgemuumlse mit ausgepraumlgter Senkenshystaumlrke Bei diesen Arbeiten handelt es sich allerdings ndash wie insgesamt fuumlr Gemuumlsekulshyturen vorherrschend ndash um Kammer- bzw andere eher naturferne (Folientunshynel-)Experimente mit aumlhnlich hohen CO2shyEffekten wie von Kimball (1983) und Cushyre und Acock (1986) beschrieben Zu beshyruumlcksichtigen ist ferner dass bei Gemuumlse auch optisch-aumlsthetische Aspekte eine Rolshyle spielen die unter 417 naumlher beschrieshyben werden

Fuumlr deutsche Verhaumlltnisse relevante Stushydien

Besonders interessant fuumlr die deutsche Landwirtschaft sind Ergebnisse der unter

hiesigen Verhaumlltnissen durchgefuumlhrten Freilanduntersuchungen wie zB dem Braunschweiger FACE-Experiment das die Auswirkungen einer CO2-Anreiche-rung auf eine mehrgliedrige fuumlr die Regi-on typische Fruchtfolge zwischen 1999 und 2005 untersuchte Die einzelnen Fruchtfolgeglieder waren Wintergerste Weidelgras Zuckerruumlbe und Winterwei-zen die unter heutiger und erhoumlhter CO2-Konzentration (375 versus 550 ppm) je-weils bei hoher und niedriger Stickstoff-versorgung angebaut wurden (Weigel et al 2006) Hier betrugen die Ertragssteige-rungen fuumlr Winterweizen durchschnittlich 16 bei Gerste lag die Ertragssteigerung im ersten Jahr (2000) bei 8 im Ausnah-mejahr 2003 ndash bei insgesamt deutlich niedrigerem Ertragsniveau ndash bei 16 was wiederum auf den indirekten CO2-Effektder Wasserersparnis hinweist

Ein deutliche Interaktion zwischen CO2-Anreicherung und Wasserversorgung konnte von der gleichen Arbeitsgruppe in Feldversuchen mit sog Open-top-Kam-mern ermittelt werden Eine Verdoppelung der CO2-Konzentration gegenuumlber dem heutigen Wert unter Wasserstressbedin-gungen steigerte die Biomasse bzw den Ertrag von Winterweizen um mindestens 44 bei normaler Wasserversorgung da-gegen nur um ca 10 (Manderscheid und Weigel 2007)

Wie bereits postuliert ging der Ertragszu-wachs in den Fruchtfolgeversuchen mit der FACE-Technik primaumlr auf die Zunah-me der Kornzahl zuruumlck waumlhrend houmlhere Tausendkorngewichte nur eine unterge-ordnete Rolle spielten Der Ernteindex erwies sich hingegen als nicht von der

CO2-Konzentration abhaumlngig Wider Er-warten zeigte sich kein signifikanter Ein-fluss des Stickstoffduumlngeniveaus In Folge der geringeren Bestandestranspiration stieg die Oberflaumlchentemperatur der Win-terweizen- bzw Wintergerstebestaumlnde in Abhaumlngigkeit vom diurnalen Strahlungs-gang um bis zu 2degC Die nutzbare Feldka-pazitaumlt dh der Anteil des pflanzennutzba-ren Bodenwassers lag im Mittel uumlber dieVegetationsperiode unter erhoumlhten CO2-Konzentrationen um ca 5 houmlher (Man-derscheid und Weigel 2006)

Bei der Zuckerruumlbe betrug die Ertragsstei-gerung bei ausreichender Stickstoffduumln-gung entgegen den Erwartungen bei der Gesamtbiomasse bzw bei der Frischruuml-benmasse nur ca 7-8 und beim Zucker-ertrag nur ca 10 Der spaumltsommerliche Abfall des Blattflaumlchenindex unter erhoumlh-ten CO2-Konzentrationen laumlsst vermuten dass es sich hierbei um eine Senkenlimi-tierung handelt die es dieser Ruumlbensorte nicht erlaubt den CO2-Effekt auf die Pho-tosyntheserate und die Ertragsbildung vollstaumlndig auszuschoumlpfen (Manderscheid et al 2003 2005) Jones et al (2003) nehmen eine Steigerung der Zuckerruumlben-biomasse und -ertraumlge in Europa von 9 fuumlr CO2-Konzentrationen von 470 ppm an Fuumlr die Kartoffel belief sich die Ertrags-steigerung in einem deutschen Mini-FACE-Experiment - wie bereits erwaumlhnt - nur auf 3 bis 9 (Fangmeier 1998 2000 zitiert in Finnan et al 2005) Wei-delgras als Zwischenfrucht reagierte im Braunschweiger FACE-Experiment nicht mit signifikanten Ertragssteigerungen auf die die relativ kurzzeitige (ca 6 Wochen) CO2-Anreicherung im Herbst und Winter Dagegen ergab das Giessener FACE-



Experiment in einem extensiven Dauershygruumlnland unter Maumlhnutzung (Kammann et al 2005) unter einer von Jahr zu Jahr um ca 50 ppm steigenden CO2-Konzentration nach ca 6-8 Jahren eine Steigerung der Grassproduktion um ca 10

413 Auswirkungen von troposphaumlshyrischem Ozon

Troposphaumlrisches Ozon (O3) ist der Luftshyschadstoff mit dem houmlchsten phytotoxishyschen Potential in vielen Regionen der Erde einschlieszliglich Europas O3 ist ein sog sekundaumlrer Luftschadstoff und ensteht unter dem Einfluss des Sonnenlichtes aus Vorlaumlufersubstanzen79 die aus anthroposhygenen (va aus dem Verkehrssektor) aber auch aus natuumllichen Quellen stammen Neben einem auch als bdquoSommersmogldquo bekannten O3-Maximum waumlhrend der Sommermonate tritt auf der noumlrdlichen Hemisphaumlre haumlufig auch ein Fruumlhjahrspeak auf Die Ursachen fuumlr dieses Phaumlnomen sind noch nicht endguumlltig geklaumlrt (Vingarshyzan 2004) Insbesondere in Asien steigen die Emissionen der Vorlaumlufersubstanzen mit zunehmender Wirtschaftskraft deutlich an (im Gegensatz zu der gegenwaumlrtigen Entwicklung in Europa und den USA) und damit auch die Probleme mit der O3shyBelastung von Mensch und Natur (Ashshymore 2005)

Bei mittleren O3-Konzentrationen zwishyschen 40 und 75 ppb waumlhrend der Vegetashytionsperiode von April bis September (s Kapitel 21) wird auch in Europa haumlufig

79 uumlberwiegend fluumlchtige Kohlenwasserstoffen Stickshyoxiden (NOx)

der jeweilige Richtwert80 zum Schutz der Vegetation uumlberschritten (su) Dies beshyeintraumlchtigt ua auch die landwirtschaftlishyche Produktion (Chameides et al 1994) Fuumlr die globale Ernaumlhrungssicherheit koumlnnte es sich als kritisch herausstellen dass insbesondere Regionen mit intensiver landwirtschaftlicher Nutzung wie Westeushyropa der mittlere Westen und Osten der USA und China mit die houmlchsten Werte an O3-Hintergrundbelastung aufweisen (IPCC 2001a Chameides et al 1994)

Allerdings basieren die gegenwaumlrtige Richtwerte nur auf Expositionswerten ohne die tatsaumlchliche Aufnahme durch die Pflanze (O3-Fluss) zu beachten Dies ershyfordert die Kenntnis weiterer pflanzenspeshyzifischer sowie oumlkophysiologischer Parashymeter (Bender und Weigel 2002 Fuhrer et al 1997) Da die Aufnahme von O3 in die Pflanze fast ausschlieszliglich uumlber die Stomata erfolgt sind dabei vor allem Fakshytoren die die Spaltoumlffnungsweite regulieshyren (zB Blatttemperatur Bodenwassershyverfuumlgbarkeit atmosphaumlrische CO2shyKonzentration) entscheidend (Jarvis 1976) Typischerweise ist die stomataumlre Leitfaumlhigkeit unter warmen humiden Beshydingungen hoch ndash niedrig dagegen unter heiszligen trockenen Klimabedingungen Demzufolge werden im mediterranen Raum zwar die houmlchsten O3shyKonzentrationen gemessen die houmlchsten Aufnahmeraten bzw O3-Fluumlsse zB bei Weizen treten hingegen haumlufig im suumldlishy

80 In zahlreichen Experimenten wurde die Sensitivitaumlt verschiedener Kulturen auf Ozon untersucht was letztendlich zu der Festlegung von Richtwerten fuumlhrte ndash wie dem AOT-40 in Europa (bdquoAccumulated exposushyre over a threshold of 40 ppbldquo) dabei wird die Exposhysitionszeit oberhalb dieses Richtwertes als Maszlig fuumlr das Schadpotential aufsummiert (zB Bender und Weigel 2002 Fuhrer et al 1997 Fiscus et al 2005)

chen Skandinavien bzw noumlrdlichen Euro-pa auf (Fiscus et al 2005) Anders sieht die Situation bei Bewaumlsserung aus dann werden im mediterranen Raum mit die schwersten O3-Schaumlden in Europa regist-riert (Fumigalli et al 2001)

Aus einem Richtwert darf nicht geschlos-sen werden dass O3-Konzentrationen un-terhalb dieses Schwellenwertes vollkom-men unbedenklich seien da es in Abhaumln-gigkeit von der spezifischen O3-Sensiti-vitaumlt der betroffenen Pflanzenart auch dar-unter zu unerwuumlnschten Auswirkungen kommen kann (Holopainen 1996)

Physiologische Wirkungen von Ozon

O3 beeinflusst das Pflanzenwachstum auf der zellularen Ebene bis hin zu Folgeef-fekten auf der Oumlkosystemebene (Bender und Weigel 2002) Die verschiedenen Wirkmechanismen koumlnnen hier nur stich-worthaft angesprochen werden So aumluszligern sich O3-Wirkungen auf enzymatische Pro-zesse und auf Membranfunktionen der Zelle auf der naumlchst houmlheren biologischen Organisationsstufe der Pflanzenorgane (Blatt Nadel) in einer reduzierten Photo-syntheserate erhoumlhten Atmung beschleu-nigten Blattalterung und in sichtbaren Blattschaumlden Daruumlber hinaus fuumlhrt eine veraumlnderte Allokation des assimiliertenKohlenstoffs in der Pflanze ua zu einer geringeren Blattflaumlche und einem reduzier-ten Wurzel-Sprossverhaumlltnis das sich wiederum negativ auf die Mykorrhizie-rung und damit die Naumlhrstoffverfuumlgbarkeit fuumlr die Pflanze auswirken kann (Fiscus et al 2005 Manning und von Tiedemann 1995) Neben diesen direkten Auswirkun-gen kann O3 auch indirekt wirken indem

es die Sensitivitaumlt der Pflanze gegenuumlber anderen Stressoren erhoumlht Man unter-scheidet ferner chronische und akute Wir-kungen wobei erstere die Folge der Ein-wirkung relativ niedriger O3-Konzen-trationen uumlber laumlngere Expositionszeitensind waumlhrend letztere innerhalb kuumlrzerer Perioden durch hohe Konzentrationen zu sichtbaren Symptomen fuumlhren koumlnnen (Bender und Weigel 2002) Allerdings fuumlhren sichtbare Blattschaumlden wie Blattchlorosen und -nekrosen nicht immer zu Ertragseinbuszligen (zB Bender et al 2006) Veraumlnderungen in der Produktqua-litaumlt werden unter Kapitel 417 angespro-chen

Auswirkungen auf Biomassebildung bzw Ertrag von Kulturpflanzen

Heutige O3-Konzentrationen koumlnnen in Abhaumlngigkeit von der spezifischen Reak-tion der untersuchten Kulturpflanzen zu signifikanten Ertragseinbuszligen fuumlhren Derartige Effekte wurden ua im Rahmen zweier groszlig angelegter Programme in den USA (NCLAN National Crop Loss As-sessment Network) und in Europa (EOTCP European Open-Top Chamber Program) zur Bewertung der Auswirkun-gen von O3 auf landwirtschaftliche Kul-turpflanzen nachgewiesen (Bender und Weigel 2002) In den europaumlischen Unter-suchungen reichten die Ertragsverluste von Getreide unter freilandaumlhnlichen Be-dingungen von 5 bis 15 (CEC 1993) wobei sich Gerste und Hafer als weniger empfindlich als Sommerweizen erwiesen(Skaumlrby et al 1993) Bei Expositionswer-ten oberhalb von 60 ppb lagen die Er-tragsverluste mit bis zu uumlber 60 auch



deutlich houmlher Dabei ergaben Untersushychungen die va an Weizen durchgefuumlhrt wurden eine lineare Korrelation zwischen der Reduktion des Ertrags und der akkushymulierten Exposition oberhalb eines Schwellenwertes von 40 ppb (Bender und Weigel 2002 Holopainen 1996) Geshygenwaumlrtig gilt ein AOT-40 Wert von 3000 ppb-Stunden waumlhrend sensitiver Wachsshytumsphasen als kritischer Wert fuumlr Ackershykulturen (UNECE 2004)

Leguminosen reagieren im Allgemeinen besonders sensitiv auf O3-Belastung (Weishygel und Bender 1994) so dass zB fuumlr Bohnen statt des AOT-40 eventuell Richtwerte zwischen 20-30 ppb angeshybracht waumlren (Colls et al 1993) Dabei unterscheiden sich selbst verschiedene Varietaumlten in ihrer Reaktion auf O3 da erhebliche genetische Unterschiede hinshysichtlich der Reparaturmechanismen und Detoxifizierung von aufgenommenem O3

sowie der stomataumlren Leitfaumlhigkeit existieshyren (Ashmore 2005) Einen Uumlberblick uumlber die relative Sensitivitaumlt verschiedener landwirtschaftlicher Kulturen gegenuumlber O3 gibt Tabelle 8 Von den Sonderkulturen gelten insbesondere Tabak und zT auch Wein (zB in Schultz 2005) als maumlszligig empfindliche bis empfindliche Kulturen

Tabelle 8 Realtive Sensitivitaumlt verschiedener landwirtschaftlich bedeutender Kulturen geshygenuumlber Ozon (nach ICP Vegetation 2002)

Sensitiv Maumlszligig sensitiv

Maumlszligig tolerant

Tolerant

Weizen Kartoffel Reis Hafer Sojabohne Tabak Mais Gerste Bohnen Zuckerruumlbe Wein Baumwolle Oumllsaaten-

Raps Weiden

Luzerne

Zukuumlnftige O3-Konzentrationen koumlnnten nach einem IPCC-Szenarium das eine aumlhnliche Entwicklung der Emissionen von Vorlaumlufersubstanzen wie bisher annimmt (so genanntes BAU- Business as Usual-Szenarium) bereits 2050 bei durchschnittshylich 70 ppb liegen (Ashmore 2005) Expeshyrimentelle Untersuchungen (O3-FACE-Experiment) mit Soja in den USA ergaben zB dass die Ertraumlge bei einer Steigerung der O3-Expositionskonzentration von 56 auf 69 ppb um 20 abnahmen (Morgan et al 2006 Long et al 2005) Chameides et al (1994) schaumltzten dass sich bereits bis 2025 weltweit die Getreideflaumlche die sigshynifikanter O3-Belastung81 ausgesetzt ist von 9-35 im Jahr 1985 auf 30-75 ausshydehnen koumlnnte Damit duumlrften auch die Ertragsverluste zunehmen was neben Einkommensverlusten in der Landwirtshyschaft und nachgeordneten Sektoren auch die Ernaumlhrungssicherheit insbesondere von Entwicklungslaumlndern beeintraumlchtigen koumlnnte Als kritisch ist in diesem Zusamshymenhang zu sehen dass die meisten Ershytragsmodelle zur Abschaumltzung der Folgen des Klimawandels auf die Agrarproduktishyon nicht die Auswirkungen ansteigender O3-Konzentrationen beruumlcksichtigen (Long et al 2005) Bereits heute koumlnnten sich die geschaumltzten Einbuszligen in Europa auf ca 4 bis 5 Milliarden Euro und mehr belaufen 82 was ca 2 der ackerbaulichen Produktion entspricht (Holland et al 2002 ICP Vegetation 2002 2006) Da in den Berechnungen die Gruumlnland- und Veredelungswirtschaft noch nicht erfasst sind koumlnnten sich die Verluste auf bis zu

81 Oberhalb des Schwellenwertes von 50-70 ppb 82 Grundlage der Berechnung waren 23 der wichtigsshyten ackerbaulichen Kulturen in 47 Laumlndern Europas

ca 10 Milliarden Euro aufsummieren Al-lein fuumlr Deutschland sollen die berechne-ten Verluste durch O3 im Jahr 1990 fuumlr die ackerbauliche Produktion ca eine Milliar-de Euro betragen (ICP Vegetation 2002)

Auf der oumlkosystemaren Ebene kann sich eine O3-Belastung auch auf die Zusam-mensetzung von Pflanzengesellschaften wie zB von Gruumlnlandoumlkosystemen aus-wirken (zB Ashmore 2005 Bender und Weigel 2002) Durch die natuumlrliche Se-lektion O3-toleranter Arten kann es nicht nur zu einem Verlust an Biodiversitaumlt kommen auch die Qualitaumlt von Gruumlnlandkann sich durch die relative Foumlrderung von Graumlsern im Vergleich zu Kraumlutern wie zB Leguminosen veraumlndern (zB Ash-more und Ainsworth 1995) Fuumlr diesen Prozess koumlnnte sich ua das fruumlhe Auftre-ten erhoumlhter O3-Konzentrationen zu Be-ginn der Vegetationsperiode als bedeutsamerweisen (Scebba et al 2006) Erhoumlhte O3-Konzentrationen haben auszligerdemAuswirkungen auf die stoffliche Zusam-mensetzung was nicht nur die Qualitaumlt der pflanzlichen Produktion fuumlr die menschli-che und tierische Ernaumlhrung sondern auch Oumlkosystemkreislaumlufe durch veraumlndertes Abbauverhalten beeinflusst (sa Kap 42) Hier sind insbesondere veraumlnderte Blatt- bzw Korngehalte an Stickstoff Kohlen-hydraten und Phenolen zu nennen (weite-res dazu siehe Kapitel 417) die sich dar-uumlber hinaus auch auf den Krankheits- und Schaumldlingsbefall auswirken dessen Folgen im Einzelnen noch nicht abgeschaumltzt wer-den koumlnnen (Ashmore 2005 Bender und Weigel 2002 Manning und Tiedemann 1995) Allerdings muss davon ausgegan-gen werden dass durch O3-Einwirkungen geschwaumlchte Pflanzen anfaumllliger gegen-

uumlber Pathogenen sind so dass die indirek-ten Auswirkungen unter Umstaumlnden eben-so oder noch bedeutender als die direkten Auswirkungen dieses Luftschadstoffes sein koumlnnen (Bender und Weigel 2002)

Fuumlr Deutschland relevante Auswirkungen

Die Repraumlsentativitaumlt der fuumlr Europa exis-tierenden kritischen O3-Belastungsgrenzen fuumlr landwirtschaftliche Kulturpflanzen ist fuumlr die deutsche Landwirtschaft einge-schraumlnkt da die derzeitigen Richtwerte ausaumllteren Untersuchungen (vor 1990) an Sommerweizensorten (auch deutscher Herkunft) abgeleitet wurden die nicht mehr auf dem Markt sind Daruumlber hinaus ist die O3-Empfindlichkeit vieler landwirt-schaftlich bedeutender Arten (zB Win-tergetreide Raps Mais) nach wie vor nicht hinreichend bekannt Neuere Unter-suchungen aus einem O3-Feldexperiment mit unterschiedlichen einheimischen Win-terweizensorten weisen zB darauf hindass empfindliche Sorten von Winterwei-zen (zB Pegassos) bereits bei geringfuumlgig gegenuumlber der normalen Auszligenluft erhoumlh-ten O3-Konzentrationen mit Ertragseinbu-szligen reagieren koumlnnen (J Bender FAL Braunschweig pers Mitteilung)

Fuumlr Zuckerruumlbe ermittelten zB Franza-ring et al (2006) auf der Basis von Er-tragsdaten der Jahre 1990 bis 2003 eine negative Korrelation zwischen den Ertrauml-gen und der Anzahl an Tagen mit hoher O3-Belastung in Baden-Wuumlrttemberg Diesdeckt sich in etwa mit Ergebnissen auseinem O3-Experiment mit vier einheimi-schen Zuckerruumlbensorten (Irena Kaweti-na Olivia Reka) die in feldaumlhnlichen Be-staumlnden in mit O3 angereicherter Umge-



bungsluft uumlber die gesamte Saison hinweg kultiviert wurden (Bender et al 1999b) Zum Zeitpunkt der Ruumlbenernte Mitte Okshytober war bei zwei (Reka Irena) von den vier getesteten Sorten eine deutliche Abshynahme im Ruumlbenertrag im Vergleich zu unbelasteten Kontrollvarianten festzustelshylen Fuumlr den heimischen Weinbau koumlnnte es sich als kritisch erweisen dass Hauptshyanbaugebiete in Regionen im Suumldwesten des Bundesgebietes liegen in denen beshyreits heute auf Grund der hohen Sonnenshyeinstrahlung hohe O3-Werte auftreten und auch fuumlr die Zukunft projiziert werden (Forkel und Knoche 2006)

414 Auswirkungen von UV-B-Strahlung

Die schaumldliche Wirkung der UV-B-Strahlung auf Pflanzen wie generell auf alle lebenden Systeme basiert auf der Abshysorption der energiereichen Strahlung durch Nukleinsaumluren Strukturproteine Enzyme Pigmente etc und auf strukturelshylen Aumlnderungen von Molekuumllen die aus diesen Wechselwirkungen resultieren (Esshyser 1994) Bei houmlheren UV-B-Intensitaumlten treten haumlufig Chlorosen und Verbrennunshygen auf die zT jedoch auf der Stimulieshyrung von UV-B-absorbierenden Pigmenshyten wie zB Flavonoiden beruhen Durch diese Veraumlnderungen in der Blattstruktur wird die Photosynthese uumlber die direkte inhibierende Wirkung der energiereichen Strahlung hinaus behindert (Kakani et al 2003) Die Abnahme des Chlorophyllgeshyhaltes und die reduzierte Photosynthese fuumlhrt bei den meisten Pflanzen zu Biomasshyse- und Ertragsverlusten Bei einer enorshymen Bandbreite an Reaktionsmustern in

Abhaumlngigkeit von Versuchsbedingungen Kulturart und Varietaumlt (Krupa und Jaumlger 1996) lassen sich dennoch ein paar Tenshydenzen ableiten so reagieren Graumlser in der Regel weniger sensitiv als Kraumluter und C3shyPflanzen staumlrker als C4-Pflanzen (Esser 1994)

Von Krupa und Kickert (1989) wurden die wichtigsten Kulturpflanzen qualitativ in maumlszligig empfindlich empfindlich und toleshyrant eingestuft Danach reagieren viele landwirtschaftliche Kulturen empfindlich auf UV-B-Strahlung und von den fuumlr die Ernaumlhrung der Weltbevoumllkerung mit am wichtigsten Kulturpflanzen sind nur Weishyzen und Mais als tolerant einzustufen Fuumlr eine quantitative Abschaumltzung potentieller Ertragsverluste fehlt allerdings noch weitshygehend eine belastbare Datenbasis (Hertstein et al 1994)

Neben Ertragseinbuszligen ergeben sich aus den Aumlnderungen in der chemischen Zushysammensetzung und der Anatomie der Pflanzen auch Qualitaumltsaumlnderungen die ndash wie bereits fuumlr andere Faktoren beobachtet ndash Auswirkungen auf die Nahrungsqualitaumlt und den Schaumldlings- bzw Krankheitsbeshyfall haben Insbesondere die Akkumulatishyon von Phenolen wie zB Flavonoiden sollte die Widerstandskraft der Pflanze staumlrken eine allgemeine Schwaumlchung der Pflanze durch hohe UV-B-Strahlenshybelastung steht dem wiederum entgegen (Manning und von Tiedemann 1995) In Folge der Tendenz zu abnehmenden Nieshyderschlaumlgen waumlhrend der strahlungsreishychen Jahreszeit in Mitteleuropa ist uumlber die Zunahme an UV-B-Strahlung hinaus auch mit einer Zunahme der Gesamtstrahlung zu rechnen die nicht angepasste Organisshy

men in ihrer Leistungsfaumlhigkeit belastenkoumlnnte (zB Sharma et al 1988)

Fuumlr Deutschland relevante Studien

Im Rahmen der Abschaumltzung der Auswir-kungen der Klimaveraumlnderungen auf Bay-ern wurde in einem Bayerischen Klima-programm (BayFOR-UV) speziell die Auswirkung erhoumlhter UV-B-Belastung auf Pflanzen ua Gerste untersucht Aller-dings ist noch nicht definitiv geklaumlrt ob die Strahlung oder Pathogene die Primaumlr-ursache fuumlr die auftretende Blattverbraumlu-nung sind (Doleschel Bayerische Landes-anstalt fuumlr Landwirtschaft persoumlnl Mittei-lung)

415 Auswirkungen von veraumlnder-ten Niederschlaumlgen ein-schlieszliglich Starkregenereig-nissen

Innerhalb einer relativ weiten Temperatur-spanne bestimmt letztendlich der Nieder-schlag bzw der Wasserhaushalt welche Kultur erfolgreich angebaut werden kann wobei sich selbst geringe Aumlnderungen im Niederschlagsverhalten deutlich auf die Produktivitaumlt von natuumlrlichen und land-wirtschaftlich genutzten Oumlkosystemen auswirken (Davies 2006) Damit ist der Wasserhaushalt eines Gebietes ein ent-scheidender Produktionsfaktor in der Landwirtschaft (Hertstein et al 1994 Pe-reira et al 2006) Sofern keine Beeinflus-sung durch Grundwasser vorliegt setzt sich dieser va aus der Niederschlagsmen-ge und -verteilung dem Abfluss und der Verdunstung zusammen Letztere haumlngt va von den herrschenden Temperaturen

ab und steigt um ca 5 pro degC Tempera-turerhoumlhung (Parry 1990 zitiert in Hertstein et al 1994) Da die Auswirkun-gen von Veraumlnderungen im Nieder-schlagsverhalten im Rahmen der vorge-sagten globalen Klimaaumlnderungen regional sehr verschieden sein werden wird hier gleich auf die Situation in Deutschland eingegangen

Situation in Deutschland

Klimamodelle skizzieren zusaumltzlich zurErwaumlrmung eine Abnahme der Nieder-schlaumlge waumlhrend der Vegetationsperiode fuumlr fast ganz Deutschland (s Kapitel 21) Zusaumltzlich solle die Haumlufigkeit von Hitze-wellen zunehmen so dass zu befuumlrchten ist dass die ausgetrockneten Boumlden die selteneren Niederschlaumlge gar nicht auf-nehmen koumlnnen insbesondere wenn diese haumlufiger als Starkregen fallen (s auchKap 42) Damit duumlrfte die Wasserversor-gung fuumlr landwirtschaftliche Kulturen be-sonders kritisch in den Regionen werden deren Boumlden uumlber eine geringe Wasser-speicherkapazitaumlt verfuumlgen Dazu gehoumlren zB grundwasserferne Sandboumlden und bzw oder Regionen die bereits heute un-ter Wasserknappheit leiden wie va imNordosten ndash zB in Teilen Brandenburgs oder der Magdeburger Boumlrde ndash aber auch Teilen Suumldwestdeutschlands wie zB imOberrheingraben (Abbildung 18) Ver-schaumlrft wird die Situation regional durch eine reduzierte Rate der Grundwasserneu-bildung ndash ua durch die verlaumlngerte Vege-tationsperiode und hohe Verdunstung va unangepasster Nadelwaldbestockung mit Grasunterbewuchs ndash und ein veraumlndertes Wasserdargebot der Fluumlsse durch die Ver-



aumlnderung der Schneeschmelze im Fruumlh-jahr So sind die groszligen Fluumlsse Europas durch den Ruumlckgang der Gletscher in den Alpen zB vom Austrocknen im Sommer

bedroht was uumlber das Absenken des Grundwasserspiegels unter anderem die Landwirtschaft beeintraumlchtigt

Abbildung 18 Darstellung der klimatischen Wasserbilanz Deutschlands aus der Differenz zwischen Nieshyderschlag und potentieller Verdunstung (Quelle BMU 2003)

Mit abnehmender Verfuumlgbarkeit des Bo-denwassers wird die Wasseraufnahmedurch die Wurzel eingeschraumlnkt was inder Folge unmittelbar das Pflanzenwachs-tum beeintraumlchtigt bzw reduziert (Davies2006) Davon ist zunaumlchst das oberirdische Sprosswachstum staumlrker betroffen als die Wurzelentwicklung Besonders sensitiv reagiert ua die Blattentwicklung so dass sich auch temporaumlr begrenzter Wasser-stress durch die Reduktion des Blattflauml-chenindex nachhaltig auf die Photosynthe-se- und Ertragsleistung auswirken kann Dabei koumlnnte sich der Wassermangel bei landwirtschaftlichen Kulturen uumlber dieVerringerung der Nettoprimaumlrproduktion insgesamt zusaumltzlich durch die Verringe-rung des Ernteindexes negativ auswirken (Pereira et al 2006) Insbesondere bei einjaumlhrigen Kulturpflanzen verkuumlrzt eine zunehmende Sommertrockenheit die ef-fektive Entwicklungsdauer wobei eine beschleunigte Abreife der Pflanzen in der Regel nicht nur auf Kosten der Fruchtbil-dung sondern auch der Produktqualitaumlt geht (Hertstein et al 1994) Tritt eine zu-nehmende Trockenheit bereits zu Vegeta-tionsbeginn auf kann sich in Abhaumlngigkeit vom Bodentyp auch das Keimen bzw Aufgehen von Ackerkulturen verringern (NFU 2005) Daruumlber hinaus sind Naumlhr-stoffe bei geringer Bodenfeuchte schlech-ter verfuumlgbar und die Anfaumllligkeit gegen-uumlber Winderosion nimmt zu Bei zuneh-mender ausgepraumlgter sommerlicher Tro-ckenheit muss damit kuumlnftig vermehrt mit Ertragseinbuszligen in der Landwirtschaft gerechnet werden wie zB das Trocken-jahr 2003 und zT auch 2006 vor Augen fuumlhrte (s Kapitel 335)

Im Gegensatz dazu kann die prognostizier-te Zunahme winterlicher Niederschlaumlge besonders auf schweren Boumlden oder bei hoch anstehendem Grundwasser und ver-mehrter Neubildungsrate die Bodenbe-wirtschaftung einschlieszliglich der Weide-haltung erschweren Auch muss zukuumlnftig wahrscheinlich verstaumlrkt mit Hochwaumlssernndash va im Winter und Fruumlhjahr ndash und damit Uumlberflutung von landwirtschaftlichen Flauml-chen und Staunaumlsse gerechnet werden gleichzeitig nimmt die Erosionsgefahr und die Auswaschung von Naumlhr- und Schad-stoffen (Abildtrup und Gylling 2001) zuSollte die Haumlufigkeit und Staumlrke von Stuumlrmen tatsaumlchlich zunehmen ist zudem vermehrt mit Lagerschaumlden zu rechnen

416 Kombinationswirkungen ver-schiedener Klimaelemente

Zukuumlnftige Klimabedingungen werden gekennzeichnet sein durch

bull houmlhere mittlere Temperaturen so-wie haumlufiger auftretenden Hitzepe-rioden

bull trockenere Wachstumsbedingun-gen im Mittel uumlber die Vegetati-onsperiode verbunden mit gleich-zeitig zeitweise heftigen Nieder-schlagsereignissen

bull erhoumlhte CO2-Konzentrationen in der Atmosphaumlre sowie

bull - saisonal regional und lokal un-terschiedlich ausgepraumlgt - houmlheren O3-Konzentrationen

Waumlhrend die Zunahme der atmosphaumlri-schen CO2-Konzentration gleichmaumlszligig an jedem Ort der Erde festzustellen sein wird



sind die uumlbrigen der genannten Klimavershyaumlnderungen zeitlich und raumlumlich erhebshylich variabler Gleichwohl finden alle Efshyfekte dieser Klimaaumlnderungen jedoch unshyter einer Atmosphaumlre statt die deutlich mehr CO2 enthalten wird Jede der geshynannten Aumlnderungen einer Klimavariablen hat fuumlr sich genommen mehr oder weniger deutliche Auswirkungen auf die Oumlkosysshyteme der Erde und damit auch auf die Landwirtschaft Weitgehend offen ist ob und inwieweit die Aumlnderungen der vershyschiedenen Klimavariablen im Hinblick auf ihre Auswirkungen untereinander in Wechselwirkung treten

Zurzeit ist eine Bewertung der Auswirshykungen mehrerer kombinierter Klimafakshytoren auf die Landwirtschaft kaum moumlgshylich (SAG 2007) da auf Grund uumlberwieshygend monofaktorieller Untersuchungen noch immer weit reichende Unsicherheiten bezuumlglich der Auswirkungen der gleichshyzeitigen Aumlnderung von Klimaelementen bestehen (zB Hertstein et al 1994 Unsshyworth und Hogsett 1996 Groth und Krushypa 2000) Studien bzw Prozessuntersushychungen auf Bestandes- bzw Oumlkosystemshyebene die fuumlr die Abschaumltzung der Folgen des Klimawandels auf houmlheren Aggregatishyonsebenen unerlaumlsslich sind fehlen zB fast vollstaumlndig Wechselwirkungen zwishyschen Temperaturveraumlnderungen und dem CO2-Anstieg sind vereinzelt untersucht worden einige Studien haben dazu noch O3 als Faktor bewertet Wenig ist bekannt uumlber Wechselwirkungen mit weiteren Luftinhaltsstoffen wie zB weiterhin hoshyhen atmosphaumlrischen Stickstoffeintraumlgen in Oumlkosysteme und moumlglichen Interaktioshynen etwa mit der Naumlhrstoff- und Wassershyversorgung von Pflanzen

Wechselwirkungen zwischen Temperatur Niederschlag und CO2-Anstieg

Waumlhrend die Klimaerwaumlrmung auf bisher temperaturlimitierten Standorten ndash wie zB houmlher gelegenen Gruumlnlandstandorten ndash zu Ertragssteigerungen fuumlhren duumlrfte wird an waumlrmeren Standorten bei einem weiteren Temperaturanstieg zunehmend die Wasserversorgung zum limitierenden Faktor werden Eine entscheidende Rolle fuumlr die bdquoBilanzldquo der sich daraus ergebenshyden Wechselwirkungen koumlnnte der CO2shyDuumlngeeffekt spielen Aus der Biochemie der CO2-Fixierung laumlsst sich ableiten dass die Stimulation der Photosyntheserate durch erhoumlhte CO2- Konzentrationen mit steigender Temperatur zunehmen sollte (Long 1991 Morison und Lawlor 1999) Obwohl dies in bestimmten Temperaturbeshyreichen auch experimentell belegt worden ist wurden entsprechende Synergieeffekte auf der Ebene der Gesamtbiomassereaktishyon bzw des Ertrags von Pflanzen nicht immer beobachtet Negative Effekte ershyhoumlhter Temperaturen auf Getreideertraumlge wurden in einigen Studien durch den posishytiven CO2-Effekt kompensiert Hier gibt es jedoch starke artspezifische Unterschiede

Erhoumlhte CO2-Konzentrationen steigern nicht nur die Ertraumlge sondern verbessern auch den Wasserhaushalt und verschieben daruumlber hinaus noch das Photosynthese-Optimum hin zu houmlheren Temperaturen (siehe dazu Kapitel 4121) Letzteres gilt allerdings nur fuumlr das vegetative Entwickshylungsstadium Im generativen Stadium wird der negative Einfluss hoher Temperashyturen offensichtlich nicht durch eine CO2shyAnreicherung gemildert (Baker und Allen 1993) Bei suboptimalen Temperaturen

faumlllt der wachstumsstimulierende CO2-Effekt dagegen geringer aus (Porter und Perez-Soba 2001) so dass Ertraumlge wahr-scheinlich am deutlichsten auf CO2-Anreicherungen bei Temperaturen nahe dem Optimum reagieren (Polley 2002)

Die Interaktionen zwischen erhoumlhten Temperaturen und erhoumlhten CO2-Konzen-trationen spielen eine wichtige Rolle bei der Bewertung moumlglicher Folgen der Kli-maerwaumlrmung fuumlr die Ernteertraumlge und damit fuumlr die Vorhersage der zukuumlnftigen Versorgung mit Nahrungsmitteln Je nachdem ob der physiologische CO2-Effekt in entsprechenden Pflanzenwachs-tums- bzw Ertragsmodellen beruumlcksichtigt wird oder nicht kann sowohl die Richtung als auch das Ausmaszlig der vorausgesagtenTemperatureffekte variieren So fallen ne-gative Ertragseffekte bei Getreide die al-lein aufgrund erhoumlhter Temperaturen (und schlechterer Wasserversorgung) berechnet werden wesentlich geringer aus bzw keh-ren sich in positive Wirkungen um wenn der CO2-Duumlngeeffekt in die Bewertung mit einbezogen wird (Hulme et al 1999) Da dies wiederum davon abhaumlngt wie hoch die CO2-bedingten Ertragszunahmen angesetzt werden ist eine genauere Kenntnis des Effektes notwendig (siehe dazu auch Kapitel 4121 und Kapitel 46) Relevante Studien in denen die Wechselwirkungen zwischen erhoumlhten Temperaturen und CO2-Konzentrationenbei gleichzeitig reduzierter Wasserversor-gung untersucht wurden sind nicht be-kannt Die moumlglichen Ruumlckkoppelungsef-fekte zwischen erhoumlhten CO2-Konzentra-tionen und dem Wasserhaushalt von Pflanzen wurden in Kapitel 4121 ange-sprochen

Wechselwirkungen zwischen der Tempera-tur und Ozon

Uumlber die moumlglichen Auswirkungen phyto-toxischer O3-Konzentrationen in einemzukuumlnftigen waumlrmeren Klima liegen nur Vermutungen vor Die schnellere Ent-wicklung von Pflanzenbestaumlnden bei zu-nehmender Erwaumlrmung koumlnnte dazu fuumlh-ren dass damit auch die Phase der physio-logisch bedingt staumlrksten O3-Aufnahme imJahr zeitlich nach vorne verschoben wird Der O3-Fluss in die Pflanze und damit auch die Schadwirkungen koumlnnten gerin-ger ausfallen wenn die Zeit der houmlchsten O3-Konzentrationen (derzeit meist ab Mit-te des Sommers) mit einem spaumlteren dh ldquoreiferenldquo Entwicklungsstadium der Pflanzen zusammenfaumlllt (ICP Vegetation2006) Daruumlber hinaus koumlnnten Schadwir-kungen in Zukunft geringer sein weil bei houmlheren Lufttemperaturen und geringeren Wasservorraumlten im Boden die Transpirati-on der Pflanzen eingeschraumlnkt ist und in der Konsequenz bei staumlrker geschlossenen Spaltoumlffnungen weniger O3 in das Pflan-zeninnere gelangt (Harmens et al 2007) Schon laumlnger bekannt ist eine moumlgliche Interaktion zwischen O3 und der Winter-haumlrte Diese nimmt bei O3-Belastung abund insbesondere bei Baumlumen aber auch bei Feldkulturen kann dies zu erhoumlhten Frostschaumlden fuumlhren (Unsworth und Hog-sett 1996)

Wechselwirkungen zwischen CO2 und Ozon

Die Auswirkungen erhoumlhter atmosphaumlri-scher CO2- und O3-Konzentrationen auf das Pflanzenwachstum sind in vielerlei Hinsicht entgegengesetzt waumlhrend CO2



die Photosyntheserate stimuliert die Lichtatmung reduziert und allgemein das Pflanzenwachstum und die Produktivitaumlt foumlrdert (vgl Kapitel 412) wirken sich erhoumlhte O3-Konzentrationen negativ auf Photosynthese Blattalterung und Ertrag aus (vgl Kapitel 413)

Aufgrund dieser Einzelwirkungen sind unterschiedliche Szenarien moumlglich (zB Fuhrer 2003) zum einen koumlnnte der gloshybale Anstieg der CO2-Konzentrationen in Regionen mit hoher Belastung durch O3

nachteilige Wirkungen auf das Pflanzenshywachstum abmildern (Polle und Pell 1999) Zum anderen koumlnnte dagegen die Ertragsstimulation durch erhoumlhte CO2shyKonzentrationen durch (regional) erhoumlhte O3-Konzentrationen geringer ausfallen als angenommen wie zB die Studie von Felshyzer et al (2005) nahe legt Welcher der beiden Effekte letztendlich eintritt ist geshygenwaumlrtig nicht zu beantworten da nicht genuumlgend relevante Daten existieren (Groth und Krupa 2000) Die Interaktioshynen zwischen O3 und CO2 sind komplex und nicht konsistent (Fangmeier und Ben-der 2002 Unsworth und Hogsett 1996) waumlhrend sich bei dem Ertrag von Sojashybohnen (Mulchi et al 1992) die Wirkunshygen der beiden Gase nahezu kompensiershyten stellten Heagle et al (1993) fest dass der Schutz hoher CO2-Konzentrationen nach laumlngerer O3-Exposition nachlieszlig und McKee et al (1997) fanden dass hohe CO2-Konzentrationen zwar die Biomasse von Weizen gegen Ozonbelastung schuumltzshyten aber nicht den Ertrag

In den bisher umfassendsten EU-weit durchgefuumlhrten Untersuchungen zu Intershyaktionen zwischen erhoumlhter O3 ndashBelastung

und zukuumlnftigen CO2-Konzentrationen konnte fuumlr Weizen nur ein sehr geringer fuumlr Kartoffel ein etwas deutlicher Schutz vor O3-Belastung durch erhoumlhte CO2shyKonzentrationen festgestellt werden (zB Bender et al 1999a Craigon et al 2002) Bei Betrachtung weiterer Interaktionen in Bezug auf die Qualitaumlt der pflanzlichen Produktion und Auswirkungen auf den Befall durch Schaumldlinge und Krankheitsershyreger steigt der Komplexitaumltsgrad weiter (Valkama et al 2007)

Die bisherigen Ergebnisse deuten insgeshysamt darauf hin dass der CO2-Duumlngeshyeffekt unter Belastungen durch Luftschadshystoffe wie O3 geschmaumllert werden koumlnnte


Ausser den og aumllteren experimentellen Untersuchungen an Sommerweizen und Kartoffel im Rahmen von EU-Projekten bei denen eher wenig relevante Sorten unshyter groumlszligtenteils artifiziellen Wachstumsshybedingungen untersucht wurden existieren keine einheimischen Untersuchungen unshyter realen Feldexperimenten in denen die Auswirkungen kombinierter Klimavariabshylen untersucht wurden Dies gilt uumlber die Bundesrepublik hinaus fuumlr den gesamten mitteleuropaumlischen Raum (SAG 2007) Es kann daher zZ kaum eingeschaumltzt wershyden welche bdquoNetto-Effekteldquo aus den vorshyhergesagten Aumlnderungen der wichtigsten Klimavariablen Temperatur Niederschlag und CO2-Gehalt der Atmosphaumlre fuumlr die einheimische Pflanzenproduktion und fuumlr die Agraroumlkosysteme zu erwarten sind

417 Auswirkungen von Klimaver-aumlnderungen auf die Qualitaumlt pflanzlicher Produkte

Die stoffliche Zusammensetzung von Pflanzen ist nicht nur von uumlberragender Bedeutung im Hinblick auf die Qualitaumlt pflanzlicher Nahrungsmittel und Rohstoffe und deren Rolle in der globalen Ernaumlh-rungssicherheit und Energieversorgung (Gregory et al 2005 FAO 2005) son-dern spielt auch eine entscheidende Rolle im Rahmen der biogeochemischen Kreis-laumlufe und der oumlkosystemaren Umsetzungs-prozesse (s nachfolgende Kapitel) Vor diesem Hintergrund sind moumlgliche Veraumln-derungen der stofflichen Zusammenset-zung von Pflanzen auf Grund des Klima-wandels im Vergleich zu Veraumlnderungen der Quantitaumlt bisher relativ wenig unter-sucht (Niklaus 2007 Slingo et al 2005) Die damit verbundenen offenen Fragen geraten aber zunehmend in den Fokus des allgemeinen Interesses Nachfolgend wer-den dazu ausgewaumlhlte Beispiele vorge-stellt

Auswirkungen von Hitzestress

Bei Weizen koumlnnen hohe Temperaturen waumlhrend der Kornfuumlllung funktionelle Ei-genschaften der Kornzusammensetzung beeintraumlchtigen die fuumlr das Brotbacken wichtig sind So fuumlhrt andauernder Hitze-stress ua durch die gestoumlrte Staumlrkesynthe-se zu einer relativen Zunahme der Stick-stoff-Gehalte im Weizenkorn (Tester et al 1995) und kann generell durch die Bildung von Hitzeschockproteinen die Eiweiszligzusammensetzung veraumlndern (Ar-bol und Ingram 1996) Fuumlr Zuckerruumlben

konnte unter Hitzestress ein erhoumlhter A-mino-Stickstoff-Gehalt festgestellt werden (Demmers-Derk et al 1998) der sich ei-nerseits positiv auf den Ruumlbenertrag aus-wirkt andererseits aber die Zuckerkristal-lisation behindert wodurch mehr nicht kristallisierbarer Melassezucker entstehtBei Raps verursachen hohe Temperaturen einen Ruumlckgang des Oumllgehaltes was sich fuumlr die Verwendung als Biodiesel negativ auswirkt dagegen steigt der Eiweiszliggehalt mit zunehmenden Temperaturen was uU bei der Tierfuumltterung vorteilhaft ist (Luumltke-Entrup 1986a Aksouh et al 2001)

Vor allem im Gartenbau einschlieszliglichObstbau Zierpflanzenbau und Gemuumlse-produktion (Peet und Wolfe 2000) in dem es nicht in erster Linie um Biomasse-produktion sondern um ein makelloses und aumlsthetisches aumlusseres Erscheinungs-bild der produzierten Ware geht koumlnnen Qualitaumltseinbuszligen zu groszligen Umsatzver-lusten fuumlhren Bei Aumlpfeln zB vermindern geringe Unterschiede zwischen Tag- und Nachttemperaturen die Farbausbildung Bei Tomaten verursachen hohe Tempera-turen einen bdquoGruumlnkragenldquo und bei Blu-menkohl Radies Kopf- und Feldsalat so-wie Spinat vorzeitiges Schossen SalatSpinat Brokkoli und Blumenkohl reagie-ren unter diesen Bedingungen mit Bluumlten-bildung Weitere Qualitaumltsminderungen entstehen bei Pelzigkeit und Verholzen der Frucht bzw des Gemuumlses (Krug 2002) In Folge der erhoumlhten Atmung und schnel-leren Entwicklung wurde auch eine gerin-gere Suumlszlige von Obst wie zB Erdbeeren oder Melonen festgestellt (Wien 1997 zitiert in Peet und Wolfe 2000) Fuumlr die Veredelungswirtschaft kann sich ua die bei Erwaumlrmung erhoumlhte Lignifizierung



vieler Pflanzen negativ auf die Futterqualishytaumlt auswirken (Niklaus 2007)

Auswirkungen erhoumlhter CO2-Konzentratishyonen

Eine in fast allen Studien zum bdquoCO2shyDuumlngeeffektldquo beobachtete Reaktion ist die Veraumlnderung der chemischen Zusammenshysetzung des pflanzlichen Gewebes (Idso und Idso 2001 Loladze 2002) Betroffen sind sowohl der Gehalt an Makro- und Mikroelementen als auch die Konzentratishyonen sonstiger Inhaltsstoffe (zB Zucker Vitamine sekundaumlre Pflanzenstoffe) Hershyausragendes Beispiel dafuumlr ist die Redukshytion des Stickstoffgehaltes (su) sowohl in vegetativen Organen (Blatt Staumlngel) als auch in Fruumlchten Samen bzw Koumlrnern (Conroy et al 1994 Schenk et al 1997a b Cotrufo et al 1998 Pleijel et al 1999) Vermutete Ursachen fuumlr diese Vershyaumlnderungen sind ua die verminderten Transpirationsraten verbunden mit redushyzierter Naumlhrstoffaufnahme eine generell staumlrkere Pflanzenentwicklung und erhoumlhte Gehalte an loumlslichen und nichtshystrukturbildenden Kohlehydraten wie zB Staumlrke die zu einer relativ niedrigeren Konzentration an sonstigen Naumlhrstoffen fuumlhren

Die og Kohlehydrate sind nicht einfach nur Speicherprodukte sondern besitzen daruumlber hinaus fuumlr viele Prozesse Signalshyfunktion wie zB die C-Allokation innershyhalb der Pflanze und Feed-back-Inhibition der Photosynthese (Rogers und Ainsworth 2006) Die gleichen Autoren zitieren Arshybeiten die gezeigt haben dass der Gehalt an bestimmten Flavonoiden die die Pflanshyze zB vor Fraszlig schuumltzen bei erhoumlhten

Kohlenhydratkonzentrationen in den Blaumltshytern zunimmt Generell scheint der Gehalt an sekundaumlren Pflanzenstoffen wie zB Phenolen bei abnehmender C- und N-Limitierung zuzunehmen (Niklaus 2007)

Bei Kartoffeln nimmt unter experimentell erhoumlhten CO2-Konzentrationen die Konshyzentration von Stickstoff Kalium und Magnesium in den Knollen ab (Fangmeier et al 2002) was sowohl Auswirkungen auf die Verarbeitung als auch die Kartofshyfelqualitaumlt (Nitrat) haben koumlnnte Insbeshysondere die Verschlechterung der physikashylischen Qualitaumlt ist dabei fuumlr die verarbeishytende Industrie unguumlnstig (Bindi et al 2006) Andererseits foumlrdern die erhoumlhten Staumlrke- und Trockenmassekonzentrationen wiederum die Verarbeitung Als besonders kritisch fuumlr die globale Ernaumlhrungssichershyheit koumlnnten sich niedrigere Proteingehalte bei Weizen und anderen Getreidesorten ndash einschlieszliglich Reis (Terao et al 2005) infolge der zunehmenden CO2shyKonzentration in der Atmosphaumlre erweishysen Auch in der Tierernaumlhrung wirken sich moumlglicherweise reduzierte Proteingeshyhalte im Rauhfutter (Isopp et al 2000) sowie weitere Qualitaumltsaumlnderungen uU negativ aus (Schenk et al 1997a b naumlheshyres dazu s Kapitel 44) Beim Wein als Vertreter von landwirtschaftlichen Proshydukten mit hohem Wertschoumlpfungspotenshytial scheint sich eine CO2-Erhoumlhung dageshygen nicht auf die Qualitaumlt auszuwirken (Bindi et al 2001) Gemuumlse reagiert auf hohe CO2-Konzentrationen haumlufig mit kuumlrzeren Internodien kleineren aber dishyckeren Blaumlttern staumlrkerer Seitentriebbilshydung und bzw oder verstaumlrktem Wachsshytum von Knollen Ruumlben und Wurzeln

(Krug 2002) was sich negativ auf den Absatz auswirken kann

Auswirkungen erhoumlhter O3-Konzentratio-nen und erhoumlhter UV-B Strahlung

Die Auswirkungen erhoumlhter O3-Konzentrationen auf die Qualitaumlt pflanzli-cher Produkte sind vergleichsweise wenig untersucht Unter O3-Belastung veraumlndern sich ua die Blatt- bzw Korngehalte an Stickstoff Kohlenhydraten und Phenolen Dabei steigen ndash bei in der Regel abneh-mendem Kornertrag ndash die Proteingehalte im Korn ia leicht an Dagegen beeinflusst O3 die Qualitaumlt von Kartoffeln eher nega-tiv (Fuhrer 2003) Bei Gemuumlse und ande-ren Pflanzen deren Marktwert von der visuellen Erscheinung abhaumlngt ziehen auch zB durch Blattnekrosen oder -chlorosen verursachte optische Schaumlden in der Regel einen unmittelbaren wirtschaft-lichen Verlust nach sich (Ashmore 2005)

Ebenso bewirkt die energiereiche UV-Strahlung eine Veraumlnderung in der chemi-schen Zusammensetzung pflanzlicher Ge-webe wie zB durch die Akkumulation von Phenolen sowie Veraumlnderungen der Anatomie der Pflanzen Bei der Wein ist noch nicht genau abzusehen ob sich UV-B-bedingte Veraumlnderungen bei der Aus-bildung von Farb- und Aromastoffen posi-tiv oder negativ auswirken werden (Schultz 2005)

Fuumlr Deutschland relevante Studien bzw Auswirkungen

In Deutschland konnten zum ersten Mal im Hitzesommer 2006 ua aus dem medi-terranen Raum bekannte Veraumlnderungen

der Qualitaumltseigenschaften bei Weizen be-obachtet werden Dies betraf va einen erhoumlhten Protein- und Klebergehalt bei insgesamt weicheren Klebern und geringe-ren Wasseraufnahmen aber guten Backei-genschaften des Teiges (Muumlnzing und Lindhauer 2006) Daruumlber hinaus redu-zierte eine unguumlnstige Verteilung der Mi-neralstoffgehalte im Korn die Mehlaus-beute Deutliche Unterschiede wurden da-bei zwischen Weizensorten verschiedener Qualitaumltsstufen (E- A- und B-Weizen) sowie zwischen verschiedenen Sorten in-nerhalb der gleichen Qualitaumltsstufe deut-lich was die Bedeutung der Wahl der Weizensorte herausstellt InteressanterWeise wurden bei Oumlkoweizen keine Indi-zien fuumlr trocken- und hitzestressbedingte Veraumlnderungen der Qualitaumltsauspraumlgung gefunden was auf die Tendenz zu humus-haltigen Boumlden mit hoher Naumlhrstoff- und Wasserspeicherkapazitaumlt im Oumlkolandbau zuruumlckgehen duumlrfte auch die in der Regel bessere Bodenbedeckung und Durchwur-zelung koumlnnten eine Rolle spielen (s Ka-pitel 35) Bei Pflanzkartoffeln wurde 2006 in Bayern in der Qualitaumltsvorernteschaumlt-zung ein houmlherer Anteil an geringeren Sor-tierfraktionen festgestellt (LKP 2007)

CO2-Anreicherungsuntersuchungen (550-650 ppm) an der FAL in Braunschweig an Weidelgras Weizen und Gerste die uumlber mehrere Jahre unter unterschiedlichen Wachstumsbedingungen (zB unterschied-liche Stickstoffversorgung Einzelkultur von Klee und Gras sowie Saatmischun-gen) sowie unterschiedlichen CO2-Expositionsbedingungen (Laborbedingun-gen Klimakammer Feldbedingungen Open-top Kammer FACE) an einheimi-schen Sorten durchgefuumlhrt wurden erga-



ben im Mittel uumlber alle Versuchsbedinshygungen eine Reduktion des Stickstoffgeshyhaltes im Blatt (auszliger Klee) oder in den Getreidekoumlrnern in der Groumlszligenordnung zwischen 10 - 15 im Vergleich zur heutigen CO2-Konzentration sowie speshyziell bei Weizen (Sorte Batis) Veraumlndeshyrungen in den Proteinfraktionen (Weigel und Manderscheid 2005 Weigel et al 2007 Wieser et al 2007) Ein konsistenter Einfluszlig des Stickstoff-Duumlngerniveaus konnte aus den og Untersuchungen nicht abgleitet werden dh es konnte nicht einshydeutig belegt werden dass eine zusaumltzliche Stickstoffversorgung der Pflanzen den Proteingehalt auf das Kontrollniveau (heushytige CO2-Konzentration) anhebt Untersushychungen an aumllteren Weizen-Sorten ergaben ua dass diese neben einer ausgepraumlgteren Senkenstaumlrke in der Regel auch uumlber geneshyrell houmlhere Proteingehalte verfuumlgen (Weishygel und Manderscheid 2005)

Daruumlber hinaus wurden in den Getreideunshytersuchungen unter erhoumlhten CO2shyKonzentrationen auch haumlufig reduzierte Gehalte an weiteren Makro- und Mikroshynaumlhrstoffen gemessen (Manderscheid et al 1995) wie zB fuumlr Weizen in Tabelle 9 dargestellt Die Qualitaumltsuntersuchungen von Fangmeier et al (2002) an einer einshyheimischen Kartoffelsorte wurden schon erwaumlhnt

Die sichtbaren Qualitaumltseinbuszligen akuter und chronischer O3-Belastung wichtiger Feldgemuumlsearten wurden fuumlr Deutschland von Kostka-Rick et al (2002) untersucht Dabei fuumlhrten chronische O3-Belastung bei acht und akute O3-Belastung bei zehn der zwoumllf untersuchten Gemuumlsearten zu sichtshybaren Blattschaumlden und damit zu einem Marktwertverlust

Tabelle 9 Makro- und Mikronaumlhrstoffgehalte im Korn zweier Sommerweizensorten (W1 = Turbo W2= Star) nach Anzucht unter normalen und erhoumlhten atmosphaumlrischen CO2-Konzentrationen uumlber die geshysamte Vegetationsperiode in Open-Top-Kammern (OTC) sowie das Naumlhrstoffverhaumlltnis unter Angabe des Signifikanzniveaus (Quelle Manderscheid et al 1995)

Naumlhrstoff Mittelwerte Verhaumlltnis 710 375 ppm CO2375 ppm CO2 710 ppm CO2

W1 W2 W1 W2 W1 W2 Kalium [mg g-1] 449 417 461 443 103 (ns) 106

Calcium [microg g-1] 369 326 265 288 072 088

Magnesium [mg g-1] 105 121 096 105 091 087

Phosphor [mg g-1] 361 395 344 360 095 (ns) 091

Schwefel [mg g-1] 182 182 143 144 079 079

Eisen [microg g-1] 522 497 390 370 075 074

Mangan [microg g-1] 422 501 397 462 094 (ns) 092 (ns) Zink [microg g-1] 440 454 332 353 075 078

42 Auswirkungen von Klima-veraumlnderungen auf den Bo-den bzw im Boden ablaufen-de Prozesse

Im Boden ist mit ca 1200-1500 Gigaton-nen (GT) Kohlenstoff (C) mehr als die doppelte Menge an C gespeichert als in der Vegetation (ca 500-600 Gt C) und der Atmosphaumlre (ca 700 Gt C Aringgren und Hansson 2000 Cox et al 2000) Damit sind Veraumlnderungen dieses C-Pools nicht nur fuumlr das Pflanzenwachstum von im-menser Bedeutung sondern auch fuumlr Ruumlck-kopplungsprozesse beim Klimawandel Dabei besteht die oganische Substanz im Boden sowohl aus toter organischer Sub-stanz als auch der Bodenfauna und -flora die beide in Bezug auf Menge Zusam-mensetzung und Aktivitaumlt bzw Umset-zungsprozesse von Klimaveraumlnderungen betroffen sind Moumlgliche Einfluumlsse des Klimawandels auf im Boden ablaufende Prozesse sind in einer umfangreichen Fachliteratur beschrieben Tabelle 10 fasst wesentliche Punkte dazu zusammen Im Folgenden werden dazu nur einige wesent-liche Punkte angesprochen Erwaumlhnt wer-den muss daruumlber hinaus dass Bodenei-genschaften und Bodenkohlenstoffvorraumlte selbstverstaumlndlich auch massiv durch die Bodenbewirtschaftung selbst beeinflusst werden insbesondere wenn diese den Bodenwassergehalt veraumlndert wie zB bei konservierenden Bodenbearbeitungsver-fahren (Mosier 1998 Aringgren und Hansson 2000 s dazu auch Kapitel 352)

Auswirkungen von Temperaturerhoumlhung einschlieszliglich Hitzeperioden

Ebenso wie pflanzenphysiologische Pro-zesse werden auch Umsetzungsprozesse im Boden im Allgemeinen durch steigende Temperaturen stimuliert fuumlr physiologisch gesteuerte Reaktionen gilt dies einschraumln-kend innerhalb des spezifischen Toleranz-bereiches der jeweiligen Bodenfauna und -flora (Blankinship und Hungate 2007) bzw der Wurzeln Allerdings zieht eine Erwaumlrmung der Lufttemperatur nicht im-mer auch eine Erhoumlhung der Bodentempe-ratur nach sich da sowohl eine dichtere Pflanzendecke als auch Streuauflage denBoden vor Erwaumlrmung schuumltzen kann (Niklaus 2007)

In Agraroumlkosystemen betrifft eine Erhouml-hung der Bodentemperatur im Zusammen-spiel mit der Bodenfeuchte va die Bo-denatmung bzw generell mikrobielle Um-setzungsprozesse (Niklaus 2007) Daruumlber hinaus beeinflusst sie auch die Nachliefe-rung von Mineralstoffen aus Verwitte-rungsprozessen bzw die Oberflaumlchenei-genschaften der Tonmineralfraktion (Rounsevell et al 1999) Eine ausrei-chende Bodenfeuchte vorausgesetzt ist bei einer Temperaturzunahme voraussicht-lich mit einer beschleunigten Mobilisie-rung83 von bodenbuumlrtigem C durch mikro-bielle Prozesse zu rechnen bei einer Limi-tierung durch Trockenheit kann aber auch der umgekehrte Effekt eintreten (Schulze und Freibauer 2005) Als eine Folge der bisherigen Klimaerwaumlrmung wird zB in England und Wales der zwischen 1978 und 2003 beobachtete durchschnittliche Verlust an Bodenkohlenstoff von ca 06

83 Andererseits wird in der Literatur auch von ver-mehrter Lignifizierung dh Verholzung und damit erschwertem Abbau von Pflanzenmaterial auf Grund von Erwaumlrmung berichtet (zB Niklaus 2007)



pro Jahr interpretiert bei deutlich houmlheren Raten fuumlr kohlenstoffreiche Boumlden (Belshylamy et al 2005) Fuumlr Europa insgesamt wurde im Rahmen des Projektes ATEAM (s Kapitel 62) ein Ruumlckgang des Bodenshykohlenstoffes bis 2100 von 20-30 beshyrechnet (Schroumlter et al 2004) Andere Berechnungen zeigen dass die C-Vorraumlte im Boden weltweit bis 2100 ndash in Abhaumlnshygigkeit vom jeweils verwandten Modell ndash sogar um 54 bzw 80 Gt C abnehmen koumlnnten (Jones et al 2005) Dagegen legt die Verlaumlngerung der Vegetationsperiode wiederum eine houmlhere C-Sequestrierung in Boumlden nahe (Baldocchi 2005)

Die erhoumlhte mikrobielle Aktivitaumlt fuumlhrt durch die Mineralisierung von organischer Substanz allerdings nicht nur zu einer ershyhoumlhten Nachlieferung von Naumlhrstoffen ndash und unter Umstaumlnden auch Schadstoffen (Lynch und St Clair 2004) ndash fuumlr die Pflanze auch Naumlhrstoffverluste durch Ausgasen und Auswaschung koumlnnen zushynehmen Dies gilt insbesondere fuumlr Stickshystoff dessen Naumlhrstoffkreislauf auf Grund seiner uumlberragenden Bedeutung fuumlr die Pflanzenernaumlhrung mit am besten untershysucht ist Feuchte mildere Winter mit weshyniger Schneebedeckung dagegen aber haumlufigem Wechsel von Frieren und Tauen werden voraussichtlich zu einer erhoumlhten Stickstoff-Mineralisation in einer Zeit geshyringen pflanzlichen Bedarfs fuumlhren und damit zu einer erhoumlhten Nitratbelastung von Oumlkosystemen und Grundwasser (zB in Olesen 2007) Die Abnahme von Boshydenfrost koumlnnte auszligerdem die Erosions-und damit auch Kontaminationsgefahr erhoumlhen (Wurbs 2005 und Brahmer HLUG zitiert in Bayerisches Landesamt fuumlr Umwelt 2007) Zunehmende Waumlrme

und insbesondere sommerliche Duumlrreperishyoden lassen die Boumlden dagegen haumlufiger austrocknen was sich nicht nur negativ auf die Aktivitaumlt der Bodenfauna und shyflora sondern auch auf die Bodenstruktur auswirkt Kommt es dann im Anschluss zu einem Starkregenereignis ist sowohl mit erhoumlhten Erosionsschaumlden zu rechnen (Williams et al 2001) als auch erhoumlhtem Kontaminationsrisiko fuumlr Grund- und Oshyberflaumlchenwasser (Rounsevell et al 1999)

Daruumlber hinaus beeintraumlchtigt der geringeshyre Wassergehalt von Boumlden in einer waumlrshymeren Umgebung nicht nur das Pflanzenshywachstum negativ Trockene Boumlden stelshylen auch einen positiven Ruumlckkopplungsshyeffekt der Klimaerwaumlrmung dar da sich nicht nur der Boden sondern auch die Umgebungsluft bei fehlender Verdunsshytungskuumlhle staumlrker erhitzt Moumlglicherweise lassen sich auch kleinraumlumig schwankende landwirtschaftliche Ertraumlge durch Tempeshyraturunterschiede erklaumlren die auf variieshyrendem Untergrund basieren (Bojanowski 2006) Andererseits verbessert eine Erhoumlshyhung der Bodentemperatur die Naumlhrstoffshyaufnahme durch die Pflanze (BassiriRad 2000) was insbesondere auf bisher waumlrshymelimitierten Standorten bzw waumlhrend kuumlhler Witterungsperioden als positiv zu bewerten ist

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Auswirkungen einer CO2-Erhoumlhung

Da die Bodenluft auf Grund der Atmungs-aktivitaumlt von Wurzeln Mikroorganismen und Bodenfauna eine viel houmlhere CO2-Konzentration als die Atmosphaumlre auf-weist hat der Anstieg letzterer keine di-rekte Auswirkung auf den Boden bzw auf die im Boden ablaufenden Prozesse (Tar-nawski und Aragno 2006) Weitaus wich-tiger ist die moumlgliche indirekte Wirkung uumlber die veraumlnderte Qualitaumlt und Quantitaumlt des zugefuumlhrten Pflanzen- einschlieszliglichdes Wurzelmaterials Am staumlrksten ist die-ser Einfluss in der unmittelbaren Umge-bung der Wurzeln der so genannten Rhi-zosphaumlre hier wird nicht nur durch das unter erhoumlhten CO2-Konzentrationen be-guumlnstigte Wurzelwachstum vermehrt or-ganische Substanz eingetragen auch die Ausscheidung von Wurzelexudaten84

scheint unter diesen Bedingungen erhoumlht (Hill 2006 Phillips et al 2006) Neben positiven Auswirkungen auf die Boden-struktur stimuliert die erhoumlhte Verfuumlgbar-keit von niedermolekularen C-Verbindun-gen ua auch Mykorrhiza-Pilze (Brunnert1994) die mit den Wurzeln bestimmter Pflanzenarten in einer Symbiose leben bei der der Pilz vor allem die Naumlhrstoff- und Wasserversorgung der Pflanze verbessert Dass die unter hohen CO2-Bedingungen bessere Versorgung der Mykorrhiza-Pilze zwangslaumlufig zu einer besseren Naumlhrstoff-versorgung der symbiontischen Pflanzen fuumlhrt wird dabei von Alberton et al(2005) in ihrem bdquomykozentrierten Ansatzldquo kritisch hinterfragt

84 Ein betraumlchtlicher Anteil des assimilierten Kohlen-stoffes wird uumlber die Wurzeln abgegeben dabei han-delt es sich uumlberwiegend um niedermolekulare Koh-lenstoffverbindungen die ua die Aufnahme vonNaumlhrstoffen im Wurzelraum verbessern

Agronomisch besonders wichtig ist die Symbiose zwischen Stickstoff fixierenden Bodenbakterien und Leguminosen die aufdiese Weise von Stickstoff-Duumlngung un-abhaumlngig sind und daruumlber hinaus die Stickstoff-Versorgung auch fuumlr assoziierte bzw nachfolgende Kulturen verbessern Im Zuge einer atmosphaumlrischen CO2-Erhoumlhung werden ndash eine ausreichende P-Versorgung vorausgesetzt (Edwards et al 2005) ndash Stickstoff fixierende Pflanzenar-ten haumlufig gefoumlrdert (Luumlscher et al 2006 Hartwig und Sadowsky 2006) Diese ge-winnen damit in Pflanzengemeinschaften wie zB in Weiden und Wiesen einen Konkurrenzvorteil bzw koumlnnen sich bes-ser durchsetzen was ua auch Auswir-kungen auf die Futterqualitaumlt (Proteinge-halt) im Futterbau bzw in der Weidehal-tung hat Dabei scheint die Reaktion der Stickstoff-Fixierer allerdings von der spe-zifischen Leguminosensorte und weiteren Umweltbedingungen wie insbesondere der Stickstoffversorgung abzuhaumlngen (West et al 2005)

Hinsichtlich der fuumlr die Klimaerwaumlrmung bedeutsamen Frage ob der erhoumlhte Eintrag an organischer Substanz aufgrund der ge-steigerten Biomassproduktion durch er-houmlhte CO2-Konzentrationen letztendlich auch zu einer zunehmenden C-Sequestrierung im Boden durch houmlhere Humusgehalte fuumlhren wird besteht aufGrund der Komplexitaumlt der involvierten Prozesse und Faktoren sowie unterschied-lich lange Umsetzungsraten verschieden groszliger C-Pools im Boden noch keine end-guumlltige Klarheit (zB Schulze und Frei-bauer 2005 Blum 2005 Rounsevell et al 1999 Zak et al 2000 Aringgren und Hansson 2000) Hinzu kommt dass CO2-



und Temperatureffekte hier zum Teil entshygegengesetzt wirken waumlhrend Groeninger et al (2006) in einer Datenanalyse einen durchschnittlichen Anstieg des Boden-C-Gehaltes um 41 bei erhoumlhter CO2shyKonzentration ermitteln gehen Modelle zur Auswirkung ansteigender Temperatushyren langfristig von einer deutlichen Abshynahme der Boden-C-Gehalte aus (Jones et al 2005) Marhan et al (2007) konnten in ihrer Inkubationsstudie mit Weizenstroh unter erhoumlhten CO2-Bedingungen geringeshyre Abbauraten feststellen weisen aber auf die Bedeutung der Temperatur und des Niederschlages fuumlr eine Bilanzierung des Boden-C hin Entscheidend fuumlr die Simushylation ist das Verhalten des mengenmaumlszligig bedeutsamsten C-Pools mit langen Umsetshyzungszeiten der sich als besonders tempeshyratursensitiv herausgestellt hat (Knorr et al 2005) Dieser wird in Experimenten uumlblicher Versuchsdauer in der Regel jeshydoch nicht erfasst (Powlson 2005)

Von wenigen Ausnahmen abgesehen ist unter erhoumlhten CO2-Bedingungen die Boshydenatmung deutlich erhoumlht was zum einen auf das gesteigerte Pflanzenwachstum und zum anderen auf die erhoumlhte Aktivitaumlt und Biomasse der Bodenmikroorganismen zushyruumlckgeht (Zak et al 2000) Bei der Umshysetzung der organischen Substanz nimmt die Stickstoff-Verfuumlgbarkeit im Boden eine Schluumlsselrolle ein (Groenigen et al 2006) bei ausreichender Stickstoff-Versorgung werden houmlhere Eintraumlge orgashynischer Substanz durch gesteigertes Pflanshyzenwachstum auch vermehrt abgebaut Dabei kann es bis zur Einstellung eines neuen Gleichgewichtes zwischen Input von organischer Substanz und Umsetshyzungsprozessen sogar zum Abbau von

Boden-C kommen Bei limitierter Mineshyralstoff- dh in erster Linie Stickstoff-aber auch P-Verfuumlgbarkeit kommt es dashygegen zu einer Immobilisierung von Naumlhrshystoffen in der mikrobiellen Biomasse und insgesamt zu einer Akkumulation von C im Boden (Luumlscher et al 2006 Niklaus 2007)

Da bei erhoumlhten CO2-Konzentrationen in der Atmosphaumlre neben anderen Veraumlndeshyrungen in der Zusammensetzung des Pflanzenmaterials insbesondere die Stickshystoff-Gehalte sinken wird zum Teil mit einer zunehmenden Stickstoff-Limitierung der Pflanzenproduktion gerechnet ndash sofern nicht durch den vermehrten Anbau von Leguminosen bzw Duumlngergaben gegengeshysteuert wird85 Dabei wird allerdings der fuumlr den Klimaschutz positive Effekt der C-Sequestrierung in landwirtschaftlichen Boumlden uU durch gleichzeitig ansteigende N2O-Emissionen konterkariert (Li et al 2005) Erschwerend fuumlr eine umfassende Bilanzierung kommt hinzu dass noch vieshyle Zusammenhaumlnge wenig untersucht sind (Blankinship und Hungate 2007) Ausshywirkungen der Klimaerwaumlrmung auf die Vertreter der verschiedenen trophischen Ebenen der Nahrungskette im Boden sind zB erst in Ansaumltzen verstanden bei insshygesamt relativ weitem Temperaturoptishymum ist nicht zuletzt auf Grund der hohen Biodiversitaumlt davon auszugehen dass sie unterschiedlich auf die sich durch die

85 Ghannoum et al 2007 und Fuhrer 2007 halten dagegen auf Grund des bdquoCO2-Verduumlnnungseffektesldquo fuumlr C3-Pflanzen ndash im Gegensatz zu C4-Pflanzen ndash eine erhoumlhte N-Duumlngung von landwirtschaftlichen Kulturpflanzen nicht fuumlr notwendig dagegen koumlnnte sich eine erhoumlhte P-Duumlngung fuumlr beide Kulturen als vorteilhaft erweisen

Klimaerwaumlrmung veraumlndernden Faktoren reagieren (Phillips et al 2006)

Auswirkungen von Veraumlnderungen im Niederschlagsverhalten einschlieszliglich Ex-tremereignissen

Abnehmende Sommerniederschlaumlge ver-bunden mit houmlheren Temperaturen werden voraussichtlich verstaumlrkt zu sommerlichen Trockenstressperioden fuumlhren Mit zu-nehmender Austrocknung des Bodens und insbesondere bei Ausbildung von Tro-ckenrissen wird zum einen die mikrobielle Naumlhrstoffnachlieferung aus der organi-schen Substanz verringert und zum ande-ren die Pflanzenwurzeln unmittelbar nega-tiv beeinflusst Bei ehemals vernaumlsstenBoumlden ist dieser Effekt als positiv zu be-werten Umgekehrt lassen zunehmendeWinterniederschlaumlge eine houmlhere Vernaumls-sungsgefahr mit entsprechenden Ein-schraumlnkungen fuumlr die Bodenbearbeitung bzw den Weidebetrieb erwarten (DEFRA 2000) Daruumlber hinaus kommen bei was-sergesaumlttigtem Boden aerobe Prozesse zum Erliegen waumlhrend anaerobe Prozesse zunehmen Das gleiche gilt fuumlr Starkre-genereignisse wird die Infiltrationskapazi-taumlt des Bodens uumlberschritten besteht zu-dem eine zunehmende Erosions- und Hochwassergefahr

Auswirkungen von Veraumlnderungen in deratmosphaumlrischen Konzentration sonstiger Spurengase

Hier ist in erster Linie die Bodenversaue-rung zu nennen die ua auf den nach wie vor hohen atmosphaumlrischen Stickstoff-Eintrag (aus Verkehr und Landwirtschaft)

zuruumlck geht (zB Bobbink et al 1998 BMELV 2006a Ahlgrimm und Daumlmm-gen 1994) Die bdquoStickstoff-Uumlberduumlngungldquo von Oumlkosystemen ist ein wesentlicher Faktor des sog bdquoGlobalen Wandelsldquo der in seiner Definition weiter gefasst ist alsder Klimawandel Auch die weiterhin an-steigenden O3-Konzentrationen (s dazu auch Kapitel 214) koumlnnen potentiell den Boden und die darin ablaufenden Prozesse beeinflussen Dabei erfolgt die Wirkung ausschlieszliglich indirekt uumlber die Veraumlnde-rung der Qualitaumlt und Quantitaumlt der zuge-fuumlhrten pflanzlichen Biomasse sowie der daraus resultierenden Effekte auf die mikrobielle Aktivitaumlt (Larson et al 2002) und Zusammensetzung (Phillips et al 2002) In Waldoumlkosystemen fuumlhrt O3-Belastung so letztendlich zu niedrigerenund weniger stabilen C-Gehalten im Bo-den (Loya et al 2003)

Fuumlr Deutschland bekannte Auswirkungen

In Nordrhein-Westfalen ist seit Beginn der 90ger Jahre eine Abnahme der Corg-Gehalte in Ackerboumlden festgestellt wor-den die beobachtet werden sollte (Preger et al 2006) In Abhaumlngigkeit vom Boden-typ und ndashart sowie der Bodenbedeckung traten im Extremjahr 2003 und zum Teil auch im Juli 2006 bzw im April 2007 tie-fe Trockenrisse auf wie sie sonst eher aussuumldlichen Laumlndern mit ausgepraumlgter Tro-ckenzeit bekannt sind Dagegen verursach-ten ungewoumlhnlich hohe Niederschlaumlge zB im Sommer 2007 August 2006 oder auch in Folge des Elbehochwassers (2002) Er-tragseinbussen durch die Schaumldigung der Kulturen und die Behinderung der Ernte


Klimaaumlnderung Aumlnderung der AtmosphaumlreTemperaturNiederschlaumlge zB CO2 O3 NOx etc

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Klimaaumlnderung TemperaturNiederschlaumlge

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Abbildung 19 Schematische Darstellung moumlglicher direkter und indirekter Auswirkungen von Klimashyveraumlnderungen auf Schadorganismen Krankheiten und Unkraumluter


Auch im Braunschweiger FACE-Experiment stieg die mikrobielle Atmung bei Zuckerruumlbe in Folge erhoumlhter CO2shyKonzentrationen an Dagegen konnte ndash trotz eines deutlich positiven Effekts der Stickstoff-Behandlung ndash kein signifikanter Anstieg in der mikrobiellen Biomasse festgestellt werden (Weigel et al 2005) Im selben Experiment erhoumlhte sich fuumlr Winterweizen die Anzahl an Springshyschwaumlnzen (Collembolen) unter CO2shyAnreicherung (Sticht et al 2006) Auszligershydem konnte sowohl unter Winterweizen als auch unter Zuckerruumlbe eine Verschieshybung des Artenverhaumlltnisses auf Grund einer Zunahme hemiedaphischer86 auf Kosten euedaphischer Collembolen festshygestellt werden (Sticht et al 2008) Springschwaumlnze spielen als Zersetzter im Boden und als Beute in der Nahrungskette eine groszlige Rolle in vielen Oumlkosystemen

Gegenwaumlrtig werden durch verschiedene deutsche Arbeitsgruppen eine Reihe von Prozessstudien zu den moumlglichen Auswirshykungen des Klimawandels auf Boumlden

86 Von Edaphon = Boden

durchgefuumlhrt bzw initiiert die hier nicht weiter dargestellt werden koumlnnen

43 Auswirkungen von Klimashyveraumlnderungen auf Schadorshyganismen (Unkraumluter Schaumldshylinge und Krankheiten)

Neben den bisher beschriebenen direkten Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion bzw auf den Boden als landshywirtschaftlichen Produktionsfaktor sind auch moumlgliche indirekte Auswirkungen des Klimawandels fuumlr eine Wirkungsbeshywertung zu beruumlcksichtigen Ein entscheishydender Faktor ist hierbei der sich aus dem Klimawandel ergebende veraumlnderte Druck durch Unkraumluter Schadorganismen bzw Schaumldlinge und Krankheiten auf landwirtshyschaftliche Kulturen Die sich daraus abshyleitenden Folgen koumlnnen ua aufgrund der komplexen Interaktionen und Ruumlckkoppshylungen zwischen Klima Wirtspflanzen und Pathogenen bisher in ihrem Umfang noch kaum abgeschaumltzt werden (Abbilshydung 19 zB DEFRA 2000 Rosenzweig und Hillel 1998b Chakraborty et al

2000 Scherm 2004) Coakley et al(1999) vertreten allerdings die Ansicht dass vollkommen neue Probleme imPflanzenschutz wenig wahrscheinlich sind da die meisten Schaumldlings- und Krank-heitsprobleme wirtsspezifisch sind

431 Auswirkungen von Klimaver-aumlnderungen auf Unkraumluter

Unkraumluter oder auch Beikraumluter sind wie landwirtschaftliche Kulturen Primaumlrprodu-zenten und konkurrieren mit diesen um fuumlr das Wachstum notwendige Ressourcen Unter anderem auf Grund der Uumlberdaue-rung ihrer Samen im Boden sind sie weit verbreitet und reduzieren den Ertrag von Kulturpflanzen sofern sie nicht bekaumlmpft werden Weltweit liegen die Ertragsverlus-te durch Unkraumluter bei ca 12 bei man-gelhafter oder fehlender Kontrolle auchdeutlich daruumlber (Patterson et al 1999 Freier 2004)

Auswirkungen auf die Wachstumsbedin-gungen von Unkraumlutern

Das Wachstum von Unkraumlutern wird e-benso wie das landwirtschaftlicher Kultu-ren durch veraumlnderte Klimabedingungen beeinflusst (Rosenzweig und Hillel1998b Patterson et al 1999) Hierzu koumlnnen wegen der Vielzahl von Moumlglich-keiten der moumlglichen Auswirkungen nur generelle Aussagen getroffen werden Vom CO2-Duumlngeeffekt zB werden va Unkraumluter profitieren die dem C3-Photosynthesetyp angehoumlren Durch die houmlheren Temperaturen und die laumlngere Vegetationsperiode koumlnnen sich bisher waumlrmelimitierte Arten ausbreiten Letzte-

res gilt va fuumlr C4-Pflanzen und damit auch Unkraumluter die besser an heiszlige und trockene Bedingungen angepasst sind Gleichzeitig koumlnnen Unkraumluter bei einer Erwaumlrmung mehrere Generationen in ei-nem Jahr hervorbringen und damit koumlnnte ihre Verbreitung generell zunehmen Auf Grund der raschen Generationsfolge koumln-nen sich Unkraumluter daruumlber hinaus ndash imGegensatz zu landwirtschaftlichen Kultu-ren ndash oftmals sehr schnell an sich veraumln-dernde Umwelt- und damit auch Klimabe-dingungen anpassen wie zB die rasche Entwicklung von Herbizidresistenzen zeigt (DEFRA 2000) Durch die Klima-erwaumlrmung ist daher ndash va bei ausreichen-der Wasserversorgung ndash mit einer be-schleunigten evolutionaumlren Entwicklung zu rechnen die Unkraumlutern einen Konkur-renzvorteil einraumlumen koumlnnte Einige Un-kraumluter koumlnnten dagegen ihre gegenwaumlrti-gen kompetitiven Faumlhigkeiten unter veraumln-derten Bedingungen einbuumlszligen (Rosen-zweig und Hillel 1998b)

Auswirkungen auf die Konkurrenz zwi-schen landwirtschaftlichen Kulturen und Unkraumlutern sowie auf die Unkrautkontrol-le

Durch die gleichzeitige Foumlrderung des Wachstums von Unkraumlutern und Kultur-pflanzen wird ein Teil der positiven Wir-kung des direkten CO2-Duumlngeeffektes auf landwirtschaftliche Kulturen wieder zu-nichte gemacht (Rosenzweig und Hillel1998b) da die unerwuumlnschte Wachstums-stimulation Nachfolgeprobleme schafft Da es sich bei den meisten Anbaukulturen in gemaumlszligigten Breiten um C3-Pflanzenhandelt die am meisten gefuumlrchteten Un-



kraumluter jedoch uumlberwiegend dem C4-Typus angehoumlren ist bei alleiniger Betrachtung des CO2-Effektes ein Konkurrenznachteil der C4-Unkraumluter zu erwarten Offen bleibt auch hier inwieweit dieser Effekt durch die houmlhere Temperaturunempfindlichkeit und die relativ groumlszligere Trockenstress-Resistenz der C4-Unkraumluter kompensiert wird Bei C4-Kulturen wie zB Mais oder Hirse deren Begleitflora zum C3-Typus gehoumlrt koumlnnte der Unkrautdruck aufgrund des CO2-Duumlngeeffektes in Zukunft zushynehmen aber auch hier ist die jeweilige Reaktion der Unkrautarten auf die gleichshyzeitige Temperaturerhoumlhung und auf die zunehmende Trockenheit entscheidend Auch die jeweilige Toleranz von Unkraumlushytern und Kulturpflanzen gegenuumlber ansteishygenden O3-Konzentrationen (und weiteren Luftschadstoffen) sowie sich aumlndernder UV-B-Strahlung kann das Konkurrenzshyverhalten dieser beiden Pflanzengruppen untereinander beeinflussen (Krupa und Jaumlger 1996)

Die Zunahme von Trockenperioden Starkregenniederschlaumlgen und des CO2shyGehaltes in der Atmosphaumlre koumlnnte in Zushykunft auch die Applikation von Herbizishyden bzw generell von Pestiziden beeinshyflussen bzw erschweren was wiederum im Kontext der moumlglichen Nebenwirkunshygen zB auf Nichtzielorganismen Nuumltzshylinge und Oumlkosysteme zu sehen ist Auch die Effizienz der Wirksamkeit der applishyzierten Herbizide kann sich veraumlndern (Rosenzweig und Hillel 1989b Patterson et al 1999) durch die unter erhoumlhten CO2-Konzentrationen verringerte Transpishyration koumlnnte zB die Aufnahme von Wirkstoffen uumlber den Boden reduziert sein Die Wirkung von Chemikalien die

uumlber die Blaumltter appliziert werden koumlnnte durch Veraumlnderungen in der Blattanatomie und Oberflaumlchenstruktur modifiziert wershyden ndash hier koumlnnte zB ein durch die CO2shyAnreicherung verursachter houmlherer Staumlrshykegehalt die Wirksamkeit mindern Ebenshyso duumlrfte ein verstaumlrktes Wurzel- und Knollenwachstum Unkraumluter widerstandsshyfaumlhiger machen (Patterson und Flint 1990) Daruumlber hinaus erhoumlhen steigende Temperaturen sowohl die Fluumlchtigkeit der Chemikalien selbst als auch den Metaboshylismus der Pflanzen so dass eine Veraumlndeshyrung der Wirksamkeit einiger Substanzen vermutet werden kann Auch die Effizienz biologischer Unkrautbekaumlmpfungsmittel koumlnnte durch die Klimaaumlnderungen betrofshyfen sein wobei hierzu jedoch noch keine Szenarien vorliegen

In Deutschland bereits zu beobachtende Auswirkungen

In Deutschland ist zB bereits eine Zushynahme Waumlrme liebender Ackerunkraumluter zu beobachten (Prof Boumlcker muumlndl Mitshyteilung landwirtschaftlicher Hochschultag der Universitaumlt Hohenheim vom 25062007) Die wegen ihres allergenen Potentials gefuumlrchtete waumlrmeliebende beishyfuszligblaumlttrige Ambrosie (Ambrosia artemishysiifolia L) hat sich in Deutschland dageshygen noch nicht dauerhaft etablieren koumlnshynen Dagegen stellt diese Pflanze in Oumlstershyreich in einigen Bezirken bereits das Hauptunkraut in Mais und anderen Hackshyfruumlchten (Szith 2007) Zusaumltzlich zur Ershywaumlrmung koumlnnten auch steigende atmoshysphaumlrische CO2-Konzentrationen die Polshylenproduktion und damit das Risiko allershygischer Reaktionen erhoumlhen wie aus CO2shy

Anreicherungsversuchen geschlossen wer-den kann (Wayne et al 2002)

432 Auswirkungen von Klimaver-aumlnderungen auf Schaumldlinge

Neben Ertragsverlusten durch Unkraumluter stellen auch Schaumldlinge wie va Schadin-sekten eine bedeutende Ursache fuumlr Ern-teverluste in der Landwirtschaft dar Der groumlszligere Teil davon basiert auf Fraszligschauml-den Im Falle von saugenden Insekten (zB Laumlusen) kann dazu die Uumlbertragung von Krankheiten treten Dabei wird das Schadpotential durch die Klimaveraumlnde-rungen indirekt und direkt beeinflusst In-direkt zB durch Auswirkungen auf die Qualitaumlt von Wirtspflanzen und auf weite-re Glieder in der Nahrungskette bzw imOumlkosystem wie insbesondere Raumluber oder Nuumltzlinge und direkt auf Grund ansteigen-der Temperaturen veraumlnderter Nieder-schlags- und Windverhaumlltnisse Im Allge-meinen wird mit einer Zunahme des Schaumldlingsdruckes durch die Klimaer-waumlrmung gerechnet (Rosenzweig und Hil-lel 1998b Patterson et al 1999) Im Jahr 2025 koumlnnten zB die dadurch verursach-ten Ertragsverluste fuumlr die acht wichtigstenAckerbaukulturen weltweit bei ca 20 liegen was ua die Notwendigkeit von Gegenmaszlignahmen unterstreicht (Freier 2004) Im Folgenden stehen herbivore In-sekten im Mittelpunkt Schaumlden durch an-dere Organismen wie zB wuumlhlende Saumlu-getiere etc sind im Allgemeinen lokal und mengenmaumlszligig begrenzt und werden hier nicht weiter behandelt

Direkte Auswirkungen von Klimaveraumlnde-rungen auf Schaumldlinge

Fuumlr saumlmtliche Organismen spielt das Kli-ma eine entscheidende Rolle bei der Etab-lierung von Habitaten Witterungsschwan-kungen von Jahr zu Jahr und im Jahresver-lauf sowie Wetterextreme beeinflussendabei die Entwicklung und Groumlszlige der je-weiligen Population

Reaktion auf Temperaturerhoumlhung

Insekten sind poikilotherme Lebewesen dh ihre Koumlrpertemperatur wird durch die Umgebungstemperatur bestimmt Da die meisten Insekten relativ hohe Temperatur-optima haben ermoumlglichen ihnen steigen-de Temperaturen schneller und groumlszliger zu wachsen eine insgesamt houmlhere Vitalitaumlt zu erreichen und sich staumlrker fortzupflan-zen (Mattson und Haack 1987) Bei aus-reichendem Niederschlag favorisiert die bei houmlheren Temperaturen houmlhere relative Luftfeuchte daruumlber hinaus die meisten metabolischen Prozesse (Ontario Forest Research Institute 2003) In den mittlerenund houmlheren Breiten werden dabei durch mildere Winter vor allem frostempfindli-che Schadinsekten und Wurzelparasiten beguumlnstigt (Wehling 2004) Im Einzelnen muss mit zunehmender Klimaerwaumlrmung mit folgenden Reaktionen gerechnet wer-den (zusammengestellt aus Rosenzweig und Hillel 1998b Jahn und Freier 2001 zitiert in Freier 2004 Patterson et al 1999 DEFRA 2000 Bale et al 2002)

minus Mit einer Ausbreitung polwaumlrts und einem zunehmenden Risiko invasiver Waumlrme liebender Arten dies wird un-terstuumltzt durch die gleichzeitige Aus-dehnung des Anbaus landwirtschaftli-cher Kulturen und das Einschleppen exotischer Arten durch den globalen



Handel und Verkehr die Wandeshyrungsgeschwindigkeit von Schaumldlinshygen wird dabei im Allgemeinen auf ca 50-80 km pro Dekade geschaumltzt (DETR 1998 zitiert in NFU 2005)

minus Mit einer zunehmenden vitalen Uumlshyberwinterung von Schaumldlingen und damit einem houmlheren Befallsdruck im naumlchsten Jahr Eine Ausnahme koumlnnshyten einige Regionen bilden in denen das Fehlen einer schuumltzenden Schneedecke zu einem verstaumlrkten Ershyfrieren der Insekten fuumlhren koumlnnte Auszligerdem koumlnnte eine raschere Entshywicklung bei waumlrmeren Wintertempeshyraturen die Tiere empfindlicher fuumlr Spaumltfroumlste und Kaumllteperioden machen wie zB von Masters et al (1998) fuumlr Zikaden (Auchenorrhyncha) beobachshytet zu denen auch die Grashuumlpfer geshyhoumlren

minus Mit einer Verlaumlngerung der bdquobioloshygisch aktivenldquo Jahreszeit verbunden mit einer schnelleren Entwicklungsrashyte und einer groumlszligeren Anzahl an Geshynerationen Insbesondere wenn die Schaumldlinge bereits zu einem fruumlheren sensitiveren Entwicklungsstadium von landwirtschaftlichen Kulturen massiv auftreten bzw sich in ihrem Wachstumsstadium befinden ist mit houmlheren Einbuszligen zu rechnen Einshyschraumlnkend gilt dass im gemaumlszligigten Klimabereich die phaumlnologische Entshywicklung neben der Temperatur haumlushyfig auch von der Photoperiode geshysteuert wird

minus Mit einer Verschiebung der Synchroshynitaumlt insgesamt zwischen Pflanzen und Schaumldlingen einerseits und

Schaumldlingen und natuumlrlichen Gegenshyspielern andererseits Im guumlnstigsten Falle kaumlme es dann wegen Nahshyrungsmangel zum Zusammenbruch der Population im unguumlnstigsten Fall dagegen zu einer explosiven Vermehshyrung der Schaumldlinge und hohen Ershytragsverlusten

Andererseits koumlnnten einige bisher angeshypasste Schaumldlinge auch durch Klimavershyaumlnderungen geschwaumlcht werden wie zB fuumlr den bedeutenden Winterweizenschaumldshyling Delia coarctata in England prognostishyziert wird Ebenso werden neu etablierte Schaumldlinge voraussichtlich nicht immer in der Lage sein ihr aus dem bisherigen Verbreitungsgebiet bekanntes Schadensshypotential zu entwickeln (DEFRA 2000)

Reaktion auf veraumlndertes Niederschlags-und Extremwetterverhalten

Da Trockenstress die Massenvermehrung von Schaumldlingen zu foumlrdern scheint koumlnnshyten trockenere Regionen in Zukunft anfaumllshyliger gegenuumlber Schaumldlingen werden (Roshysenzweig und Hillel 1998b) Nach dem heiszligen Sommer 2003 wurden zB in Groszligbritannien ca 15 des Kornes wegen Schaumldlingsbefall zuruumlckgewiesen (NFU 2005) In Oumlsterreich fuumlhrten im selben Jahr Trockenstress und ein massenhaftes Auftreten von Engerlingen des Junikaumlfers (Phyllopertha horticola) zu Schaumlden in Millionenhoumlhe im Gruumlnland die auf Grund der Beschaumldigung der Grasnarbe nicht nur gravierende Folgeschaumlden fuumlr die nachfolgenden Jahre implizierten (Houmlhe der Schaumlden insgesamt 263 Mio euro) sonshydern auch die Muren- und Lawinengefahr erhoumlhten (Buchgraber 2007 Szith 2007)

Andererseits kann lang anhaltende Duumlrre auch die Vitalitaumlt der Insekten reduzieren In der Folge reagieren einige Blutsauger mit einer erhoumlhten Nahrungsaufnahme um Dehydrierungsverluste auszugleichen (On-tario Forest Research Institute 2003) Im Gegensatz dazu reduzieren haumlufiger auf-tretende Starkregenereignisse bodenbuumlrti-ge Schaumldlinge und Brutplaumltze va Blut saugender Insekten wie zB Muumlcken Da-bei resultieren houmlhere Temperaturen ver-bunden mit schwierigen Umweltbedin-gungen in einer houmlheren Mobilitaumlt bei groszligraumlumigen Klimaveraumlnderungen auch in einer staumlrkeren Durchmischung von Schaumldlingen und Genpoolen Dabei spielt fuumlr die uumlberregionale Verbreitung der Transport mit dem Wind eine entschei-dende Rolle Klimaveraumlnderungen die die atmosphaumlrische Zirkulation wie zB die innertropische Konvergenzzone beein-flussen haben damit auch Auswirkungen auf Ausbreitungsmuster windverbreiteter (anemochorer) Insekten (Patterson et al 1999)

Indirekte Auswirkungen von Klimaveraumln-derungen auf Schaumldlinge

Wie in Kapitel 417 ausfuumlhrlich beschrie-ben fuumlhren erhoumlhte CO2-Konzentrationenzu Veraumlnderungen der stofflichen Zusam-mensetzung von C3-Pflanzen Waumlhrendein erhoumlhter Gehalt zB an Flavonoiden und anderen sekundaumlren Pflanzenstoffen einen verbesserten Fraszligschutz darstelltscheinen erhoumlhte Kohlenhydratgehalte und niedrigere Naumlhrstoffkonzentrationen ndash wie insbesondere an Stickstoff ndash die Futterauf-nahme von Herbivoren zu stimulieren Das dient dazu das verringerte CN-Verhaumlltnis

zu kompensieren (Brunnert 1994) zumal Pflanzenfresser ohnehin haumlufiger Stick-stoff als Kohlenhydrat limitiert sind (Nik-laus 2007) Dagegen kann Trockenstress zu einer Naumlhrstoffakkumulation (va Stickstoff) in den Blaumlttern und zu einer Schwaumlchung des Abwehrsystems in der Pflanze und in der Folge zu einem erhoumlh-ten Schaumldlingsbefall fuumlhren Zusaumltzlich sind Pflanzen unter Trockenstress bdquogelberldquo und waumlrmer was uumlber eine erhoumlhte Infra-rotreflektion Insekten anzieht (Rosen-zweig und Hillel 1998b) Zu den Interak-tionen zwischen erhoumlhten O3-Konzentrationen UV-B-Strahlung und Schaumldlingsbefall ist noch relativ wenig bekannt (Krupa und Jaumlger 1996)

Klimaveraumlnderungen Nuumltzlinge und In-tegrierte Schaumldlingsbekaumlmpfung (bdquoIn-tegrated Pest Managementldquo)

Die Klimaveraumlnderungen werden Auswir-kungen auf das Vorkommen und die Vita-litaumlt von Nuumltzlingen haben So ist z B die Fraszligaktivitaumlt von Maikaumlfern den natuumlrli-chen Feinden von Blattlaumlusen bereits bei einem Temperaturanstieg von 2degC deutlich erhoumlht (Freier 2004) Da Blattlaumluse besser an niedrigere Temperaturen angepasst sind duumlrfte eine Temperaturerhoumlhung in diesem speziellen Fall ihre natuumlrlichenFeinde beguumlnstigen (Rosenzweig und Hil-lel 1998b) Weil von einer Klimaerwaumlr-mung va Organismen mit rascher Gene-rationsfolge profitieren koumlnnte sich das Gleichgewicht generell allerdings zuGunsten der kleineren auf einer niedrige-ren trophischen Ebene stehenden Schaumld-linge verschieben



Dennis und Shreeve (1991 zitiert in Roshysenzweig und Hillel 1998b) haben allgeshymeine Kriterien fuumlr die Vulnerabilitaumlt geshygenuumlber Klimaveraumlnderungen aufgestellt die auch fuumlr Belange des Naturschutzes und der Biodiversitaumlt (s Kapitel 472) von Bedeutung sind Als Vulnerabilitaumlt beshyzeichnet man in der Klimafolgenforschung den Grad der Sensitivitaumlt eines Systems gegenuumlber dem Klimawandel (IPCC 2001b) Die Sensitivitaumlt druumlckt wiederum den Grad der Beeinflussung eines Systems durch Klimaveraumlnderungen aus ndash sei diese positiv oder negativ Dabei kann der Efshyfekt direkt oder indirekt erfolgen Vulneshyrabilitaumlt ist somit eine Funktion der Art der Groumlszlige und der Geschwindigkeit von Klimaveraumlnderungen bzw der Aumlnderunshygen denen das System unterworfen ist Dabei sind Veraumlnderungen von Extremshywerten ndash vor allem der Temperatur und des Niederschlags ndash oft entscheidender als Veraumlnderungen der Mittelwerte Ferner ist die Vulnerabilitaumlt eines Systems in hohem Maszlige von dem Grad seiner Exposition sowie seiner Anpassungs- oder auch Adapshytionskapazitaumlt abhaumlngig Diese Kriterien beruumlcksichtigen

minus die geographische Verbreitung (Breishytengrade)

minus die Verbreitung innerhalb ihrer geoshygraphisch moumlglichen Ausdehnung die Abhaumlngigkeit von einer bzw mehreren Wirtspflanze(n)87

minus die Haumlufigkeit der Wirtspflanze den Habitattyp (Climax- versus Pioniershyhabitat) und

87 entsprechend Beutetieren

minus die Ausdehnung des Habitattyps und die Faumlhigkeit zur Verbreitung

Danach sind migrierende polyphage (alshylesfressende) Arten mit einer betraumlchtlishychen geographischen Ausdehnung kontishynuierlicher Verbreitung weit verbreiteten Wirtspflanzen und unspezifischen wenig limitierten Habitaten am wenigsten anfaumllshylig gegenuumlber Klimaveraumlnderungen

Bereits heute stellt die kurz- bis mittelfrisshytige Simulation der Dynamik von Schaumldshylingspopulationen (wie auch Pflanzenshypathogenen su) zur moumlglichst exakten Vorhersage des Erreichens von Schadshyschwellen88 mit Hilfe von Witterungsmoshydellen89 ein wichtiges Instrument der bioshylogischen bzw integrierten Schaumldlingsbeshykaumlmpfung dar (DEFRA 2000) Die langshyfristige Modellierung der Auswirkungen des Klimawandels auf den Schaumldlingsshykomplex unterliegt allerdings noch gewalshytigen Herausforderungen (Scherm 2004) eine Unsicherheit liegt in der nach wie vor relativ groszligen Spannbreite der projizierten Klimaveraumlnderungen die sich in den Moshydellen fortsetzt bzw vervielfaumlltigt Das hat zur Folge dass immer die gesamte Szenashyrienvielfalt abgebildet werden muss um zuverlaumlssige Aussagen machen zu koumlnnen Die naumlchste Schwierigkeit stellt die Nichtshylinearitaumlt und die Bedeutung von Schwelshylenwerten fuumlr biotischen Reaktionen auf Klimaveraumlnderungen dar die auf Grund der bisher noch relativ grobskaligen und schlecht aufgeloumlsten globalen Klimaproshy

88 Zur Reduktion des Pestizideinsatzes erfolgt in inshytegrierten Anbauverfahren erst bei Erreichen von Schadschwellen die Schaumldlingsbekaumlmpfung zur Vershymeidung groumlszligerer Ertragseinbuszligen 89 Angeboten zB durch die agrarmeteorologische Abteilung des DWD und privaten Wetterdiensten

jektionen zu ungenauen Aussagen fuumlhren koumlnnen Eine dritte Herausforderung be-trifft die genetische Anpassungsfaumlhigkeit von Schaumldlingen und Pathogenen die in den meisten Studien zu Auswirkungen des Klimawandels nicht beruumlcksichtigt wirdMeist wird eine Aumlnderung der Phaumlnologie oder der geographischen Verbreitung als Anpassung an den Klimawandel vorausge-setzt und die Moumlglichkeit der Anpassung an die sich aumlndernden Umweltbedingun-gen auszliger Acht gelassen (DEFRA 2000) Dagegen zeigen sowohl fossile als auch aktuelle Beispiele eine Aufspaltung von Arten auf Grund der physiologischen An-passung von Staumlmmen an spezifische geo-graphische Umweltbedingungen (Reviewvon Bale et al 2002)

Eine weitere Schwierigkeit bildet die ge-ringe Datengrundlage zu bisherigen Aus-wirkungen der Klimaveraumlnderung auf Pflanzenpathogene (Chakraborty et al 2000) bzw Schadorganismen da die meisten so genannter bdquoFingerprint-Studienldquo fuumlr Pflanzen oder leicht zu beo-bachtende Tierarten durchgefuumlhrt wurden und landwirtschaftliche Schaumldlinge mit Ausnahme einer Studie zu Blattlaumlusen inGroszligbritannien (s auch DEFRA 2000) imallgemeinen vernachlaumlssigt wurden Hinzu kommt das Zusammenspiel des Klima-wandels mit anderen Faktoren wie zB dem Betriebsmanagement Darum versu-chen komplexere Modelle neuerer Genera-tion zu Auswirkungen des Globalen Wan-dels auf Agraroumlkosysteme auch diese Fak-toren wie insbesondere den Landnut-zungswandel und soziooumlkonomische Fak-toren einzubeziehen (Scherm et al 2000)

Neben der Schaumldlingskontrolle uumlben Nuumltz-linge auch andere wichtige Servicefunkti-onen in der Landwirtschaft aus wie zB das Bestaumluben von Kulturen die fuumlr ihre Verbreitung auf Fremdbestaumlubung durch Tiere angewiesen sind Erst in juumlngerer Zeit wurde die wirtschaftliche Dimensiondieses Problems erkannt da zB Kulturen wie Kakao per Hand bestaumlubt werden muumlssen wenn die natuumlrlichen Bestaumluber durch das zT massive Anpflanzen von Monokulturen und die dadurch reduzierte Biodiversitaumlt in bdquoAgrarwuumlstenldquo ausbleibenoder auf Grund genetischer Verarmung bzw Parasitenbefall in ihrem Bestand be-droht sind Besorgt wird seit einigen Jah-ren das so genannte Bienensterben beo-bachtet von dem in den USA rund ein Viertel und in Deutschland ca ein Fuumlnftel der Honigbienenpopulation betroffen ist Denn Bienen produzieren nicht nur Honig sondern bestaumluben auch mehr als 90 Obst- und Gemuumlsesorten 80 der Bestaumlubung landwirtschaftlicher Produkte geht auf die Honigbiene zuruumlck und ihr Beitrag zur US-amerikanischen Lebensmittelproduk-tion wird auf ca elf Milliarden Euro ge-schaumltzt Als Ursache kommen neben dem Befall durch die Varroamilbe (Varroa ja-cobsoni) auch Bakterien Pestizide einunbekanntes Virus oder eine Kombination aus diesen Faktoren in Frage (spiegel-online 03052007)

Andererseits koumlnnten Bestaumluber wie zB Bienen ndash und damit auch Imker ndash von der Klimaerwaumlrmung profitieren da bei er-houmlhten CO2-Konzentrationen ua mehr Nektar gebildet wird (Kimball 1985 zi-tiert in Rosenzweig und Hillel 1998b) Bei Trockenheit verringert sich allerdings wiederum die Nektarausbeute



In Deutschland bereits zu beobachtende bzw zu erwartende Auswirkungen

In Deutschland finden sich bereits Hinshyweise auf die Arealausdehnung bisher waumlrmelimitierter Arten (BFN 2004) insshybesondere auch von Schaumldlingen (zB Maixner und Holz 2003) Weinanbaugeshybiete sind mit als erste betroffen da sie haumlufig Waumlrmeinseln darstellen und damit als Trittsteine fuumlr waumlrmebeduumlrftige Arten dienen (Maixner pers Mitteilung) Auch im Maisanbau zeigt sich seit den 60ger Jahren zunehmend eine Ausbreitung des Vorkommens des wirtschaftlich wichtigsshyten Schaumldlings des Maiszuumlnslers (Ostrinia nubilalis) von Suumld- nach Norddeutschland (Wehling 2004) Kam dieser in den 80ger Jahren noch uumlberwiegend in Suumlddeutschshyland vor findet er sich mittlerweile nicht nur in Nordwestdeutschland sondern auch in Brandenburg (Lorenz und Langenbruch 1989 Schmitz et al 2002 Schroumlder et al 2006) Mittlerweile sind bereits uumlber 300000 ha der Anbauflaumlche betroffen wobei sich die Ertragseinbuszligen in den Hauptbefallsgebieten auf bis zu 20 beshylaufen Fuumlr einen weiteren Temperaturanshystieg von uumlber 3degC koumlnnte er sich mehr als 1000 km weiter nach Norden ausbreiten und in seinem bisherigen Verbreitungsgeshybiet eine weitere Generation hervorbringen (Porter et al 1991)

Auch der aus Nordamerika stammende Westliche Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera virgifera) breitet sich seit 1992 in Europa aus und wird bald in Deutschland auftreten Ferner koumlnnten Getreidewanzen die ua in Suumldosteuropa zu den wichtigsshyten Schaumldlingen zaumlhlen zunehmend Schadschwellen erreichen Bereits ein Beshy

fall von nur 1 des Getreides fuumlhrt hier bereits zu Schaumlden und ab 3-4 verliert das Mehl seine Backfaumlhigkeit (Szith 2007) Auch Getreidelaufkaumlfer und vershyschiedene Blattlausarten koumlnnten in Zushykunft haumlufiger zu massenhaftem Auftreten neigen (Freier 2004) Nach einer Studie der Bayerischen Landesanstalt fuumlr Landshywirtschaft zu Auswirkungen des Klimashywandels auf die Bayerischen Landwirte koumlnnten sich die Minderertraumlge durch Pflanzenschaumldlinge bei Getreide auf ca 10 bei Hackfruumlchten gar auf 50 Doppelzentshyner pro Hektar belaufen (Doleschel 2007)

Im Gartenbau muss damit gerechnet wershyden dass sich zunehmend Waumlrme liebende Arten die bisher nur im Mittelmeerraum oder geschuumltzt unter Glas auftraten auch im Freiland existieren koumlnnen (SAG 2007 DEFRA 2000) Auch im Obst- und Weinbau (zB Apfelwickler und Zikaden) und in der Forstwirtschaft (zB Borkenkaumlshyfer Schwammspinner Lymantria dispar) ist mit einem zunehmenden Schaumldlingsshydruck zu rechnen Szenarien rechnen hier mit einer schnelleren Generationsfolge und damit houmlherem Schadpotential (PIK 2005 SAG 2007)

433 Auswirkungen von Klimavershyaumlnderungen auf Krankheitsshyerreger

Organismen die Krankheiten verursachen werden als Pathogene bezeichnet Waumlhshyrend bei Tieren Infektionen uumlberwiegend durch Bakterien und Viren ausgeloumlst wershyden verursachen Pilze die meisten Pflanshyzenkrankheiten Auch Nematoden Physhytoplasmen und parasitische Pflanzen gehoumlshy

ren zu dieser Gruppe Neben dem Vorhan-densein und der Aggressivitaumlt (Virulenz) von Krankheitserregern entscheidet auch die Praumldisposition des Wirts daruumlber ob estatsaumlchlich zum Krankheitsausbruch kommt Schwaumlchend wirken zB Hitze- oder Kaumlltestress (Luft-) Schadstoffe UV-Strahlung und mangelhafte Ernaumlhrung auch heftige Regenfaumllle koumlnnen zum Aus-bruch von Krankheiten fuumlhren Dieses Zu-sammenwirken von Krankheitserregern Praumldisposition und Umweltfaktoren wird auch als so genanntes bdquoKrankheits-Dreieckldquo bezeichnet (Ontario Forest Re-search Institute 2003)

Weltweit sollen die durch Krankheitsbefall bedingten Verluste bei den wichtigsten landwirtschaftlichen Kulturen einschlieszlig-lich Reis Weizen Gerste Mais und Kar-toffeln 9-16 betragen und allein in den USA wurden fuumlr Fungizide jaumlhrlich 5 Mil-liarden Dollar ausgegeben (Oerke et al 1994 zitiert in Chakraborty et al 2000) Es ist zu erwarten dass der Klimawandel uumlber die Veraumlnderung der abiotischenUmweltbedingungen hinaus sowohl das Vorhandensein bzw die Uumlbertragung von Krankheitserregern als auch die Praumldispo-sition des jeweiligen Wirtes sowie Interak-tionen zwischen den verschiedenen Fakto-ren beeinflussen wird Da die Erreger haumlu-fig von so genannten Vektoren (haumlufig Schadinsekten) uumlbertragen werden foumlr-dern grundsaumltzlich alle Faktoren die diese beguumlnstigen auch den Krankheitsbefall (DEFRA 2000) Dabei kommt es im All-gemeinen dann zum Krankheitsausbruch wenn die Umweltbedingungen dh vor-wiegend die Temperatur fuumlr die Pflanze einen groumlszligeren Stress darstellen als fuumlr den Pathogen bzw den Vektor (Ontario Forest

Research Institute 2003) Eine genaueAbschaumltzung der zukuumlnftigen Schadens-entwicklung ist zurzeit auf Grund man-gelnder Daten und unterschiedlicher Auf-loumlsung von globalen Klimamodellen und Simulationen zur Krankheitsentwicklung noch schwierig (Chakraborty et al 2000) Hinzu kommen vermehrt abiotische Schauml-den an landwirtschaftlichen Kulturen die durch die Zunahme von Extremereignis-sen wie insbesondere Duumlrre Hochwasser Windbruch und Hagel verursacht werden (Ontario Forest Research Institute 2003)

Direkte Auswirkungen von Klimaveraumlnde-rungen auf den Krankheitsbefall

Waumlrmere Temperaturen werden wahr-scheinlich das Vordringen von bisher in kuumlhleren Regionen nicht etablierten Krankheiten ermoumlglichen ndash entsprechend der Ausbreitung bisher waumlrmelimitierter Kulturen und Vektoren Daruumlber hinaus werden waumlrmere Temperaturen in Abhaumln-gigkeit von der relativen Luftfeuchte ein-zelne Pathogene foumlrdern und andere schwaumlchen so werden zB Virosen die durch Blattlaumluse uumlbertragen werden nach einem milden Winter besonders haumlufig beobachtet (Ontario Forest Research Insti-tute 2003) Weitere Beispiele wurden ua von Friedrich (1994) zusammengestellt

minus Mildere Winter fuumlhren zu einem ra-scheren und heftigeren Ausbruch von Echtem Mehltau ((Erysiphe grami-nis) Zwerg- (Puccinia hordei) und Gelbrost (Puccinia striiformis) (Mei-er 1985)

minus Milde Winter zusammen mit sehr warmer Witterung waumlhrend der Vege-



tationsperiode ergeben optimale Wachstumsbedingungen fuumlr die Cershycospora Blattfleckenkrankheit (Cershycospora beticola) echten Mehltau (Eshyrysiphe betae) und Rhizomania bei Ruumlben

minus Warme feuchte Bedingungen fuumlhren zu einem fruumlheren und staumlrkeren Ausshybruch der Krautfaumlule bei Kartoffel (Phytophthora infestans)

minus Heiszlige und trockene Sommer werden dagegen Pilzinfektionen im allgemeishynen verringern da diese fuumlr ihre Entshywicklung meist feuchte und eher maumlshyszligig warme Bedingungen benoumltigen und die Resistenz der Pflanzen unter diesen Bedingungen erhoumlht ist Dies gilt insbesondere fuumlr Pilze deren Sposhyrenverbreitung auf Spritzwassertroumlpfshychen angewiesen ist wie zB die Rhynchosporium Blattfleckenkrankshyheit der Gerste und des Roggens (Rhynchosporium secalis) und die Blattduumlrre und Spelzenbraumlune des Weizens (Septoria tritici und S nodoshyrum)

minus Haumlufigere und heftigere Sommernieshyderschlaumlge wuumlrden diese Krankheitsshyerreger wiederum foumlrdern

In gemaumlszligigten Breiten duumlrften damit durch ein waumlrmeres und trockeneres Klima bei Getreide Gelbroste und Mehltau zugunsten von Braunrost Blattflecken und Fusarium zuruumlckgedraumlngt werden bei der Zuckerruumlshybe ergibt sich eine potentiell erhoumlhte Geshyfahr fuumlr Blattflecken durch Cercospora und Ramularia Rhizomania und Virosen und bei Raps nehmen Blattkrankheiten ab und Stengelkrankheiten tendenziell zu (von Tiedemann 1996)

Ansteigende CO2- und O3-Konzentrashytionen in der Atmosphaumlre bzw ein houmlherer Anteil an UV-B-Strahlung werden vorausshysichtlich nur geringe direkte Auswirkunshygen auf Pflanzenpathogene haben (Manshyning und von Tiedemann 1995) waumlhrend bereits heutige UV-Strahlung die Sporenshybildung einiger Pilze stimuliert scheinen die meisten Pilze tolerant gegenuumlber O3 zu sein Die Auswirkungen erhoumlhter CO2shyKonzentrationen sind je nach Versuchsbeshydingungen sehr unterschiedlich generell allerdings eher gering

Indirekte Auswirkungen von Klimaveraumlnshyderungen auf den Krankheitsbefall

Als bedeutender duumlrften sich indirekte Auswirkungen durch Beeinflussung der Anfaumllligkeit und Verfuumlgbarkeit von Wirtsshypflanzen erweisen (von Tiedemann 1996) wie zB durch Veraumlnderungen im Pflanshyzenwachstum und im Pflanzengewebe soshywie der Resistenz von Pflanzen Waumlhrend die Verlaumlngerung der Vegetationsperiode eine verlaumlngerte Verfuumlgbarkeit von Wirtsshypflanzen nach sich zieht wirkt sich die beschleunigte Pflanzenentwicklung bei determinierten Kulturen entgegengesetzt aus Die unter erhoumlhten CO2-Konzentrashytionen stimulierte Biomasseproduktion und houmlhere Bestandesdichte und die damit verbundene houmlhere Luftfeuchte duumlrfte eishynen houmlheren Krankheitsdruck nach sich ziehen (DEFRA 2000 Chakraborty et al 2000) wie zB durch Mehltau- Blattfleshycken- und Braunfaumlulepilze (Manning und von Tiedemann 1995) Daruumlber hinaus foumlrdern die unter CO2-Anreicherung ershyhoumlhten Kohlenhydratgehalte im Blatt die Entwicklung von Rostpilzen Die zusaumltzshy

lich beobachtete staumlrkere Verlagerung von Assimilaten in die Wurzel kann sowohlbodenbuumlrtige Pilze und Bakterien stimulie-ren als auch die Widerstandskraft durch gesteigerte Mykorrhizierung verbessern (Rosenzweig und Hillel 1998b) Auch houmlhere Mengen an Pflanzenruumlckstaumlnden nach der Ernte koumlnnen die Inokulierung mit Krankheitserregern foumlrdern Die Be-deutung der Verringerung der Spaltoumlff-nungsweite fuumlr den Krankheitsbefall ist dagegen noch nicht endguumlltig geklaumlrt (Manning und von Tiedemann 1995)

Waumlhrend die unter houmlheren CO2-Konzentrationen erhoumlhte Produktivitaumlt und die veraumlnderte Qualitaumlt der Pflanzenbe-staumlnde generell eher Krankheiten foumlrdert wirken sich erhoumlhte O3-Gehalte und UV-B-Strahlung haumlufig entgegengesetzt aus reduziertes Pflanzenwachstum und fruumlhere Seneszenz sowie die erhoumlhte Produktion von sekundaumlren Inhaltsstoffen wie zB Flavonoiden reduzieren hier haumlufig den Krankheitsdruck Eine Ausnahme bilden nekrotrophe Erreger die auf die Zerset-zung von absterbendem Pflanzenmaterial spezialisiert sind Letzteren wird ferner durch die bei akuten O3-Schaumlden auftre-tenden nekrotischen Blattschaumlden der Zu-gang zum Pflanzengewebe vereinfacht Auch die erhoumlhte Zellmembranpermeabili-taumlt unter O3- und UV-B-Belastung erleich-tert den Zugang fuumlr Pathogene Fuumlr die Abschaumltzung der Auswirkungen der Kli-maveraumlnderungen auf den Pflanzenschutz ist daher eine Balancierung der Effekte der Veraumlnderungen physikalischer und chemi-scher (CO2 O3 UV-B) Klimaelemente unerlaumlsslich (Manning und von Tiede-mann 1995) Insgesamt sind fuumlr den Pflanzenschutz allerdings keine vollkom-

men neuen Herausforderungen zu erwar-ten zumal infektioumlse Krankheiten im All-gemeinen staumlrker den Anbautechniken als allein klimatischen Faktoren unterliegen(von Tiedemann 1996)


In Deutschland kann eine Ausdehnung von Krankheiten bzw das Auftreten neuer Krankheiten beobachtet werden die auf der bisherigen Zunahme der durchschnitt-lichen Jahrestemperaturen basieren koumlnnte (SAG 2007) im Getreideanbau und ins-besondere im Weizenanbau tritt zB der Blattfleckenerreger Drechslera triticire-pentis der vor einigen Jahren nur im waumlr-meren Suumlddeutschland und Oumlsterreich vorkam auch in noumlrdlicheren Anbaugebie-ten verstaumlrkt auf Bei Fusarium kann eine Veraumlnderung im Artenspektrum festge-stellt werden hier dehnen sich Arten mit houmlheren Temperaturanspruumlchen zuneh-mend nach Norden aus zudem sind ag-gressivere Arten durch Rekombinationen verschiedener Arten unter geaumlnderten Be-dingungen moumlglich Auch mit einem wie-der houmlheren Befall mit Septoria tritici Mehltau Gelb- und Braunrost DTR und Fuszligkrankheiten muss in Zukunft gerechnet werden (Saatenunion 25052007) Auf Grund der fruumlher beginnenden und laumlnger in den Herbst reichenden Vegetationsperi-ode sind auszligerdem Fruumlhinfektionen von Getreide durch Viren bereits im April moumlglich die wesentlich houmlhere Er-tragseinbuszligen verursachen als spaumltere In-fektionen (SAG 2007)

Im Gartenbau ist zB die Eckige Blattfle-ckenkrankheit der Erdbeere (Xanthomonas



fragariae) die sich seit einigen Jahren in Deutschland ausbreitet eine vollkommen neue Bakterienkrankheit Bei einer allgeshymeinen Erwaumlrmung ist auszligerdem zu beshyfuumlrchten dass Erreger deren Ausbreitung bereits eingedaumlmmt war wie zB des Ershyregers des Feuerbrandes im Kernobst (Ershywinia amylovora) wieder im gesamten Bundesgebiet auftreten koumlnnten

Auch im Weinbau ndash bekannter Weise auf Waumlrmegunststandorten und damit vielshyleicht am deutlichsten Auswirkungen der Klimaerwaumlrmung ausgesetzt ndash treten in juumlngerer Zeit haumlufiger und zunehmend aggressiver pilzliche Erreger wie Echter Mehltau Falscher Mehltau und Schwarz-als auch Traubenfaumlulnis (Botrytis Penicilshylium ua) auf Besonders Besorgnis erreshygend sind allerdings die aus suumldlichen Anshybaugebieten dh vor allem dem Mittelshymeerraum stammenden so genannten Holzkrankheiten die nicht heilbar sind sondern nur durch Kulturmaszlignahmen wie z B Ruumlckschnitt eingedaumlmmt werden koumlnnen Hier hat der Befall der Rebstoumlcke mit bis zu 80 ein Existenz bedrohendes Ausmaszlig angenommen (Lipps 2006) Dashybei handelt es sich bei der Schwarzholzshykrankheit um eine durch Zikaden uumlbertrashygene bakterielle Phytoplasmose die zum Absterben des Stockes fuumlhren kann Beshysonders betroffen ist die Rebsorte Lemshyberger in Baden-Wuumlrttemberg Bei den zwei weiteren Krankheiten Esca und Eushytypiose handelt es sich um Pilzerkrankunshygen die zu einer langsamen Zerstoumlrung des Rebstammes fuumlhren Besonders Esca breitet sich im gesamten deutschen Weinshyanbaugebiet aus wichtigste vorbeugende Maszlignahme ist ein moumlglichst rascher

Wundverschluss nach dem Rebschnitt (Lipps 2006)

44 Auswirkungen der Klimashyveraumlnderungen auf Nutztiere

Die Veredelungswirtschaft ist durch moshyderne Stallhaltung in der Regel nicht in dem gleichen Ausmaszlig wie der Pflanzenshybau von Klimaaumlnderungen betroffen Alshylerdings koumlnnen sich auch hier Hitzestress und Veraumlnderungen in der Futterzusamshymensetzung und ndashqualitaumlt negativ auswirshyken Am besten erforscht sind Auswirkunshygen von Hitzestress auf die Rinderzucht bei anderen Nutztieren ndash zB Schweinen und Gefluumlgel ndash besteht zT ein erhebliches Kenntnisdefizit (Fischer et al 2005)

441 Gruumlnlandproduktivitaumlt und shymanagement

Die Auswirkungen von Klimaveraumlnderunshygen auf den Ertrag von Gruumlnland wurden bereits unter 41 beschrieben Hier sind eine houmlhere Biomassebildung und eine houmlhere Bestockung bei Beweidung (DEFRA 2000) sowie eine houmlhere Flaumlshychenproduktivitaumlt durchaus moumlglich Fuumlr die Tierernaumlhrung ist neben der Menge allerdings auch die Qualitaumlt und Verdaushylichkeit des Futters ein entscheidendes Kriterium (s auch 417) So wurde zB in der Unterweserregion 1998 bei extrem schlechter Silagequalitaumlt ein Ruumlckgang der Milchproduktion um 20 beobachtet (Bahrenberg und Koumlnig 2005) Allerdings fuumlhrt der Klimawandel ndash in Abhaumlngigkeit von der Zusammensetzung der Pflanzenshygesellschaft und dem Duumlngeniveau ndash zu

zwei gegenlaumlufigen Effekten waumlhrend erhoumlhte CO2-Konzentrationen einerseits zu geringeren Rohproteingehalten und erhoumlh-ten Raufasergehalten und damit einer ge-ringeren Milch- oder Fleischproduktion fuumlhren koumlnnen verbessert der gleichzeitig auftretende houmlhere Gehalt an nicht-strukturbildenden Kohlenhydraten die Verdaulichkeit des Raufutters (Allard et al 2003 Steffen und Canadell 2005)

Nach Bindi und Howden (2004) sollten sich diese beiden Faktoren in etwa die Waage halten Da in gemaumlszligigten Breiten der Proteingehalt des Gruumlnlandfutters imallgemeinen ohnehin houmlher ist als vom Vieh auf Grund zu geringer metabolisier-barer Energie ausgenutzt werden kannbewirken houmlhere CO2-Konzentrationen somit eher eine Zunahme der verfuumlgbaren Energie (Roumltter und van de Geijn 1999) eine verbesserte Stickstoffverwertungdurch die Wiederkaumluer und damit eine bessere Produktivitaumlt Die Futterqualitaumlt ist auch unter Klimaschutzaspekten bedeut-sam weil bei geringerer Verdaulichkeit ua auch die CH4-Produktion von Wie-derkaumluern erhoumlht ist (OcCC 2002 siehe dazu auch Kapitel 352)

Da neben dem Raufutteranteil in der Viehhaltung auch ein hoher Anteil an in-und externen Futtermitteln eingesetzt wird spielen fuumlr die Wirtschaftlichkeit weiterhin Aspekte der Veraumlnderungen von (Weltmarkt-) Futterpreisen eine wichtige Rolle (NFU 2005) Auszligerdem koumlnnte die Ausdehnung des Maisanbaus durch die Klimaerwaumlrmung Futtermittelimporte zBvon Soja substituieren Ein weiterer wich-tiger Faktor ist die Expansion des Biomas-seanbaus fuumlr die Energiegewinnung der

ua mit Futtergetreide zunehmend um Flaumlchen konkurriert und die Preise fuumlr landwirtschaftliche Produkte beeinflusstdh in der Regel verteuern wird (Schmid-huber 2006) Der Verknappung traditio-neller Futtermittel steht andererseits auchein wachsendes Angebot neuer Futtermit-tel durch Nebenerzeugnisse aus der Bio-energiegewinnung wie zB Rapsschrot (Cardy-Brown 2007) und aus der Le-bensmittelverarbeitung gegenuumlber derenFutterqualitaumlt jedoch haumlufig noch be-stimmt werden muss (s dazu zB auchDLG Fachtagung bdquoNeue Herausforderun-gen in der Nutztierfuumltterungldquo vom 260607)

Die Klimaveraumlnderungen werden auch das Weidemanagement von extensivem Gruumln-land beeinflussen (DEFRA 2000) waumlh-rend die Vorverlegung des Vegetationsbe-ginns besonders in houmlheren Lagen einenfruumlheren Weidegang im Fruumlhjahr moumlglich macht koumlnnten zunehmende Herbst- und Winterniederschlaumlge die Weidehaltungeinschraumlnken da sonst bei zu nassen Bouml-den die Verdichtungsgefahr waumlchst Die ansteigende Sommertrockenheit wird nicht nur das Vieh im Falle einer Austrocknung der Wasserstellen90 betreffen auch Gruumln-landpflanzen sind im Allgemeinen schlecht an laumlngere Trockenphasen ange-passt Eine potentielle Gefahr geht von der Invasion Waumlrme liebender Unkraumluter aus die in Zukunft bessere Wachstumsbedin-gungen vorfinden koumlnnten (NFU 2005)

90 Diese sind bei entsprechender Waumlrme auch zuneh-mend von Kontamination betroffen (s 14341)



442 Tierhaltung

Bei den Auswirkungen der Klimaveraumlndeshyrungen auf die Tierhaltung sind vor allem Auswirkungen erhoumlhter Temperaturen und zunehmender Extremtemperaturen releshyvant Veraumlnderungen im Niederschlagsshyverhalten sind durch uumlberwiegende Stallshyhaltung von geringerer Bedeutung koumlnnen sich im Fall von Extremniederschlaumlgen aber auch negativ auf Weidehaltung bzw Gebaumlude auswirken Daruumlber hinaus fuumlhrt erhoumlhte UV-B-Belastung insbesondere bei nicht-pigmentierten Tieren zu einer erhoumlhshyten Hautkrebsgefahr (Fischer und Geschshyke 2000)

Auswirkungen von Temperaturerhoumlhungen auf die Tierproduktion

Besonders empfindlich reagiert Gefluumlgel auf Hitzestress da es uumlber die geringste koumlrpereigene Thermoregulation91 verfuumlgt (Rath et al 1994 DEFRA 2000) Da Geshyfluumlgelzucht ebenso wie Schweinezucht in der Regel in intensiver Stallhaltung betrieshyben wird sind allerdings bereits heute entshysprechende Kuumlhlsysteme notwendig da sonst selbst maumlszligige Auszligentemperaturen zu hohen Innentemperaturen fuumlhren Rinder koumlnnen zwar schwitzen haben aber in Abhaumlngigkeit von Rasse und Leistung92

einen relativ niedrigen Temperatur-Optimumbereich der auszligerdem negativ mit der relativen Luftfeuchtigkeit93 korreshy

Verdunstungskuumlhle kann bei Gefluumlgel nur uumlber Waumlrmehecheln erzeugt werden 92 So liegen die Ursachen fuumlr die zunehmende Bedeushytung von Hitzstress nicht primaumlr an der Erwaumlrmung sondern vielmehr an der seit zwei Jahrzehnten nahezu verdoppelten Milchleistung der Kuumlhe 93 Der fuumlr die Milchproduktion kritische Temperatur-Feuchte-Index (THI Temperature-Humidity Index) von 72 wird bei hoher Luftfeuchte bereits bei Tempeshy

liert ist bei Hochleistungsrindern beginnt zB bereits bei 21degC Lufttemperatur ein Anstieg der Koumlrpertemperatur Als obere kritische Temperatur fuumlr Milchkuumlhe gelten je nach Leistungshoumlhe Umweltfaktoren und Rasse bereits 20-25degC (Sharma et al 1988) bzw 24-27degC fuumlr die meisten Nutzshytierrassen (Fuquay 1981) Ab 30degC ist kein Waumlrmeausgleich uumlber die Hautevaposhyration mehr moumlglich und die Koumlrpertemshyperatur steigt bei nicht hitze-adaptierten Tieren zwangslaumlufig an (Rath et al 1994)

Weitere wichtige Faktoren fuumlr die Reaktishyon auf Waumlrmebelastung sind das Alter und Gewicht der Tiere (Muskel-)Aktivitaumlt Zusammensetzung des Futters Traumlchtigshykeitsstatus und vor allem der Anpassungsshygrad der Tiere da zahlreiche Untersushychungen zeigen dass wiederholter Hitzeshystress besser verkraftet wird (zB Renaushydeau 2005) Milchkuumlhe gelangen auch bei einer ausreichend langen Adaptionsphase wieder auf ihr Leistungsniveau Neben der Dauer ist ebenso die Houmlhe der Einwirkung eine wichtige Einflussgroumlszlige ferner Luftshybewegung Stallbelegung und Stallinfrashystruktur wie Ventilation oder Beschaffenshyheit des Bodens Auch (naumlchtliche) kuumlhleshyre Erholungsphasen waumlhrend heiszliger Tage koumlnnen den Ruumlckgang der Milchleistung reduzieren (Igono et al 1992) Einen einshydrucksvollen Beweis fuumlr die auszligerordentshylichen Adaptionsfaumlhigkeiten von Nutztieshyren liefern Holstein-Frisian Kuumlhe94 in den USA (Kalifornien und anderen heiszligen Bundesstaaten) und Israel die unter ex-

raturen uumlber 20degC erreicht diese sind auch fuumlr mittelshyeuropaumlische Verhaumlltnisse nicht ungewoumlhnlich 94 Holstein Frisian sind den unter mitteleuropaumlischen Klimabedingungen gehaltenen Milchviehrassen geneshytisch sehr aumlhnlich

91

tremen Waumlrmebedingungen Milchleistun-gen erbringen die den deutschen Durch-schnitt zum Teil deutlich uumlbertreffen (Rathet al 1994 Hellebrand muumlndliche Mittei-lung)

Zur Thermoregulation suchen Rinder bei Weidehaltung ndash wie zB an Galloways beobachtet ndash deshalb an heiszligen Tagen gerne Schattenplaumltze auf die demzufolge staumlrker beweidet werden und auch eine houmlhere Konzentration an Exkrementen aufweisen (Fischer 2001) Dasselbe Ver-halten wurde bei Merinoschafen beobach-tet die ebenso bereits in den fruumlhen Mor-genstunden die Nahrungsaufnahme unter-brechen und erst in den kuumlhleren Abend-stunden wieder aufnehmen Damit wird die Waumlrmeproduktion sowohl durch eine verringerte Futteraufnahme als auch durch eine reduzierte Muskelaktivitaumlt gesenkt Daraus laumlsst sich ableiten dass Rinder und Schafe zwar kaumllte- aber weniger hitzetole-rant sind Schafe vertragen auf Grund ihrer sowohl Waumlrme als auch Kaumllte isolierenden Wollschicht sowie ihres guumlnstigeren Ver-haumlltnisses von Oberflaumlche zu Koumlrpermassehohe Lufttemperaturen wesentlich besser als Rinder

Dabei reduzieren nicht nur steigende Temperaturen sondern auch eine lange Sonnenscheindauer sowie hohe Strah-lungsintensitaumlten (Sharma et al 1988) die Futteraufnahme beim Rind (Fischer et al 2005) Bereits bei Temperaturen uumlber 24degC tritt eine leichte ab 30degC eine drasti-sche Verringerung auf Daruumlber hinaus ist der Stoffwechsel von Rindern durch hohe Umgebungstemperaturen belastet waszB bei Milchkuumlhen zu einem verstaumlrkten Auftreten von Ketosen fuumlhren kann In

erster Linie ist der Energie- und Protein-stoffwechsel betroffen wodurch sich der Naumlhrstoffaufwand pro kg Lebendmasse-zunahme erhoumlht Legel (1989) zeigte zB dass Rinder bei schattenloser Haltung 17 mehr Naumlhrstoffe pro kg Gewichtszunahmebenoumltigen Auch der Wasser- und Mineral-stoffhaushalt ist in Mitleidenschaft gezo-gen was einen houmlheren Bedarf an Traumlnk-wasser und Salzen insbesondere an Na K Ca Mg und Cl notwendig macht (Fischer et al 2005) In Abhaumlngigkeit vom Futter und Produktionsleistung verdreifacht sich bei Rindern der Wasserbedarf bei einem Temperaturanstieg von 15 auf 38degC (Rath et al 1994) Dabei kuumlhlt kaltes Wasser die Koumlrpertemperatur und wirkt sich posi-tiv auf die Futteraufnahme (Fuquay 1981) und vermutlich auch die Milchproduktion (Savoini und Moretti 2006) aus Als posi-tiver Effekt hoher Umgebungstemperatu-ren ist die bessere Verdaulichkeit von roh-faserreichem Futter durch eine erhoumlhte Pansenmotilitaumlt und damit schnellere Pas-sage zu nennen (Rath et al 1994) Bei Wahlmoumlglichkeit ist allerdings eine Ver-schiebung der Futteraufnahmepraumlferenz hin zu Konzentrataufnahme feststellbar (Klein und Weniger 1984)

Unmittelbare Folgen der Waumlrmebelas-tung95 fuumlr die Veredelungswirtschaft sindbei Masttieren eine geringere Lebendmas-sezunahme und bei Milchkuumlhen eine ver-

95 Laut Saumlchsischer Landesanstalt fuumlr Landwirtschaftist fuumlr die Tagesleistung einer Milchkuh von uumlber 50kg Milch ein Input von ca 300 MJ umsetzbare Ener-gie erforderlich mehr als 25 dieser Energiemengewird waumlhrend des Stoffwechsels in Waumlrme umge-wandelt wodurch in Sommermonaten ein akutesWaumlrmeentsorgungsproblem entsteht Bei einer taumlgli-chen Milchleistung von nur 10 kg betraumlgt die Waumlrme-bildung dagegen nur ca 90 MJ (Gaumldeken 1993 zi-tiert in Rath et al 1994)



minderte Milchleistung sowie -qualitaumlt (Rath et al 1994 Savoini und Moretti 2006) Auch bei Schafen Ziegen und Wasserbuumlffeln nimmt die Milchleistung mit zunehmendem Hitze- und Strahlungsshystress deutlich ab (verschiedene in Fischer et al (2005) zitierte Arbeiten) Tritt der Hitzestress zu Beginn der Laktationszeit auf so ist der Ruumlckgang besonders ausgeshypraumlgt Hinsichtlich der Veraumlnderung der Zusammensetzung der Milch in erster Linie des Fettgehaltes gibt es widershyspruumlchliche Befunde (Fischer et al 2005) Savoini und Moretti (2006) berichten zB von moumlglicher Weise reduzierten Fett- und Proteingehalten und Barash et al (2001) fanden eine Proteinreduktion von ca 001 kg pro degC unter Hitzestressbedingungen Daruumlber hinaus sind die Gehalte an Laktoshyse und titrierbaren Saumluren erniedrigt der pH-Wert dagegen erhoumlht (Fischer et al 2005) Des Weiteren ist der Gehalt an Kalzium Phosphor und Magnesium redushyziert was Konsequenzen fuumlr die menschlishyche Ernaumlhrung ndash insbesondere von Kleinshykindern ndash hat Uumlber den Einfluss von Hitshyzestress auf die einzelnen Proteinfraktioshynen ist bisher wenig bekannt Fuumlr die Kaumlshyseproduktion sind allerdings durch veraumlnshyderte Herstellungseigenschaften Qualitaumlt und Rohstoffverfuumlgbarkeit gravierende Auswirkungen zu erwarten

Bei steigenden Temperaturen ist ferner fuumlr die Milchhygiene mit Konsequenzen zu rechnen Laut DEFRA (2000) gibt es eishynen direkten Zusammenhang zwischen der Temperatur der Kontamination von Vieh und dem Auftreten von Lebensmittelvershygiftungen beim Menschen Das untershystreicht die Notwendigkeit die gesamte Produktionskette ndash von bdquofarm to forkldquo zu

betrachten (Savoini und Moretti 2006) Haumlufigere Stromausfaumllle in Folge zunehshymender Extremereignisse wie Unwetter koumlnnen sich dabei generell negativ auf die Kuumlhlsysteme auswirken

Schweine reagieren ebenfalls auf Hitze mit einer Reduktion der Futteraufnahme und Verschlechterung der Futterverwershytung (Rath et al 1994) Weitere Stressshysymptome sind eine deutlich gesteigerte Atem- sowie Herzschlagfrequenz und ershyhoumlhter Blutdruck (Patience et al 2005) Neben einer geringeren Lebendmassezushynahme verschiebt sich die Zusammensetshyzung der Koumlrpermasse hin zu weniger Fett Auch der Wasserbedarf erhoumlht sich in einem aumlhnlichen Umfang wie derjenige von Rindern Schafe haben dagegen einen geringeren Wasserbedarf Allerdings ist der Waumlrmeanspruch von Schweinen die nur uumlber eine geringe Anzahl an Schweiszligshydruumlsen und damit geringe Moumlglichkeiten der Thermoregulation verfuumlgen stark alshytersabhaumlngig waumlhrend Jungtiere sehr waumlrmebeduumlrftig sind sind aumlltere Tiere mit zunehmender Waumlrme isolierender Fettshyschicht sehr empfindlich gegenuumlber Hitzeshystress Waumlhrend kurzfristig Temperaturen auch von 40degC uumlberstanden werden koumlnshynen andauernde Temperaturen uumlber 35degC dagegen zum Tod durch Uumlberhitzung fuumlhshyren (Rath et al 1994)

Auswirkungen von Hitzestress auf das Reshyproduktionsverhalten von Nutztieren

Bei allen Nutztieren ist die reproduktive Leistungsfaumlhigkeit durch Hitzebelastung eingeschraumlnkt (Rath et al 1994) Dabei verringert sich bei maumlnnlichen Tieren in erster Linie die Spermaqualitaumlt bei weibshy

lichen Tieren sowohl die Fruchtbarkeit als auch die Brunstzeit Bei Kuumlhen mit hoher Milchleistung fuumlhren Hitzestress geringe-rer Appetit und geringerer Verzehr von Trockenmasse insbesondere bei Befruch-tung waumlhrend der heiszligen Jahreszeit zu ei-ner reduzierten Konzeptionsrate einemhoumlheren Prozentsatz an Abgaumlngen und damit laumlngeren Zeitabstaumlnden zwischen Konzeption und Kalben (Jaskowski et al 2005) Bei Temperaturen uumlber 33degC sinkt die Konzeptionsrate auf wenige Prozent bei Temperaturen uumlber 35degC gar auf Null (Cavestany et al 1985) Auch die Ent-wicklung des Embryos ist durch das bei vermindertem Blutfluss verringerte Naumlhr-stoff- sowie Sauerstoff- und Wasserange-bot reduziert Das Wachstum von Faumlrsen ist unter Hitzestress reduziert und selbstals adulte Tiere bleiben sie weniger entwi-ckelt insbesondere hinsichtlich ihrer Milch- und reproduktiven Leistung (Lace-tera et al 1994 und Tardone et al 1993 jeweils zitiert in Fischer et al 2005)

Auch bei Schweinen fuumlhren Umgebungs-temperaturen uumlber 32degC zu einer herabge-setzten Konzeptionsrate sowie Groumlszlige und Lebensfaumlhigkeit der Embryonen (Edwards et al 1968) Die Embryonal-Fetalentwicklung beim Schaf scheint et-was weniger hitzesensitiv zu verlaufen(Rath et al 1994) Allerdings laumlsst ein reduzierter Energie- und Eiweiszliggehalt des Weidefutters bei den Muttertieren die Re-produktionsleistung sinken wobei Rassen mit niedriger Lebendmasse durch den ge-ringeren Erhaltungsbedarf beguumlnstigt sind (Hasselmann et al 2003) Allerdings ist zu beruumlcksichtigen dass die Sommerzeit bei den meisten Nutztieren nicht die Hauptsaison fuumlr die Zucht ist Auswirkun-

gen von Hitzestress auf spaumltere Traumlchtig-keitsstadien koumlnnten sich unter Umstaumlnden jedoch als gravierender erweisen (Fuquay 1981)

Auswirkung von (Hitze-) Stress auf die Tiergesundheit

Auch das Immunsystem wird durch Hitze-stress belastet wodurch die Tiere beson-ders anfaumlllig gegenuumlber Krankheiten sind zumal sich Krankheitserreger und Vekto-ren bzw Parasiten unter warmen und ins-besondere feuchten Klimabedingungen besser vermehren (Ontario Forest Re-search Institute 2003 s auch Kapitel 232) Bei Weidehaltung koumlnnte unter erhoumlhter UV-B-Strahlung zusaumltzlich die Immunabwehr unterdruumlckt werden wo-durch die Anfaumllligkeit gegenuumlber Krank-heiten weiter steigt Auch bei Stallhaltungmuss mit einer staumlrkeren Ausbreitung von Parasiten und Krankheitserregern bei waumlrmerer Witterung gerechnet werden(Doleschel 2007) Dabei koumlnnen Nutztiere durch die Klimaerwaumlrmung vermehrt so-wohl direkt als auch indirekt Krankheitser-regern ausgesetzt sein wie zB den bei houmlheren Temperaturen verstaumlrkt auftreten-den von Pilzen verursachten Hautkrank-heiten oder durch die Belastung von Fut-termitteln mit Mykotoxinen deren Pro-duktion durch Pilze bei houmlheren Tempera-turen und gleichzeitig hoher Luftfeuchte zunimmt

Haumlufig foumlrdern dabei heftige Regenfaumllle sowohl durch Schwaumlchung der Tiere als auch durch Kontamination von Trinkwas-ser den Krankheitsausbruch Eine Verseu-chung des Trinkwassers kann bei warmen Temperaturen auch durch die Vermehrung



von Cyanobakterien erfolgen deren Toxishyne besonders schaumldlich fuumlr Rinder sind Hinzu kommt eine raschere Ausbreitung von Seuchen durch die zunehmende Gloshybalisierung wofuumlr die Vogelgrippe und die Blauzungenkrankheit die juumlngsten Beishyspiele sind (Savoini und Moretti 2006) Es ist jedoch kaum moumlglich die Folgen auf Grund der in waumlrmeren Klimazonen beshykannten Infektionserkrankungen abzushyschaumltzen da dies identische Verhaumlltnisse voraussetzen wuumlrde (Rath et al 1994) Generell duumlrften sich aquatische Systeme ndash und damit auch die Fischzucht in der Teichwirtschaft (Doleschel 2007) ndash als besonders anfaumlllig gegenuumlber Auswirkunshygen von Klimaveraumlnderungen erweisen (Ontario Forest Research Institute 2003)

Hitzestress laumlsst sich bei Milchkuumlhen zB auch an einer Abnahme der Glycocortishycoid-Werte bzw einer Zunahme des Proshylactins messen (Fischer et al 2005) Darshyuumlber hinaus hat Hitzestress bzw Belastung mit hohen THI-Werten einen erhoumlhten Vitamin A-Bedarf zur Folge Direkte Klishyma- bzw Hitze- bedingte Krankheiten sind ua der Sonnenstich der durch eine ploumltzliche uumlbermaumlszligige Erhitzung des Geshyhirns ndash zB durch starke Sonneneinstrahshylung ndash hervorgerufen werden kann Beim Hitzschlag ist durch etwas langsamere Hitzeeinwirkung das Waumlrmeregulationsshyzentrum gestoumlrt wobei letztendlich durch Kreislaufkollaps der Hitzetod eintreten kann Hiervon sind vor allem aumlltere Tiere betroffen so dass dies weniger die intenshysive Viehhaltung in Mitleidenschaft zieht (DEFRA 2000) Dabei wird Hitzestau im Tier durch dichtes Fell subkutane Fettshypolster sowie fehlende Ventilation vershystaumlrkt Durch Erhoumlhen der Atemfrequenz ndash

bei Rindern erhoumlht sich zB die Atemfreshyquenz zwischen 25 bis 35degC auf bis zu 120 Atemzuumlge pro Minute ndash wird ferner dem Koumlrper verstaumlrkt CO2 entzogen was eine Verschiebung im Saumlure-Basengleichgewicht des Blutes bewirkt und zur respiratorischen Alkalose fuumlhren kann (Rath et al 1994) Huumlhnern kann deshalb zur Abhilfe CO2-angereichertes Traumlnkwasser angeboten werden (Okelo et al 2003)

Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Auswirkungen von Hitzestress auf Nutzshytiere sind auch positive Auswirkungen einer leichten Temperaturerwaumlrmung zu erwarten da in der kalten Jahreszeit wenishyger Energie fuumlr die tiereigene Thermoregushylation wie zB Kaumlltezittern verbraucht wird Damit steht mehr Energie fuumlr Wachstum und Nutzleistung zur Verfuumlshygung die Uumlberlebensrate ndash insbesondere bei Jungtieren ndash steigt und es fallen gerinshygere Heizkosten an (Ontario Forest Reshysearch Institute 2003 Roumltter und van de Geijn 1999) Dagegen koumlnnte bei Extenshysivhaltung in Folge verstaumlrkter Niedershyschlaumlge im Winter die Gefahr von Lunshygenentzuumlndung und Lahmen zunehmen Daruumlber hinaus verringern Wetterextreme wie zB starke Winde die Nahrungsaufshynahme durch Verweilen im Windschutz (NFU 2005) Insgesamt fallen nach Hahn et al (1992 zitiert in IPCC 2001b) die positiven Auswirkungen einer Klimaershywaumlrmung auf die Nutztierhaltung vermutshylich geringer aus als die negativen


Am Zentrum fuumlr Agrarlandschaftsforshyschung (ZALF) in Muumlncheberg wurden

zahlreiche Studien zur Weidehaltungdurchgefuumlhrt die ua auch Aufschluss auf die Reaktion des Weideverhaltens auf Hit-zestress geben (Fischer et al 2005) Wie bereits erwaumlhnt fuumlhrte dabei Hitzestress in Abhaumlngigkeit der Rasse zu einer differen-zierten Reduktion der Weidezeit und da-mit uU der Nahrungsaufnahme Auszliger-dem verschlechterten die in Hitzeperiodenreduzierten Energie- und Eiweiszliggehalte des Weidefutters in Abhaumlngigkeit von der Lebendmasse der untersuchten Rasse die Reproduktionsleistung von Mutterschafen Weitere im Rahmen des Hitzesommers 2003 (2006) aufgetretene Auswirkungen wurden bereits in Kapitel 341 dargestellt

45 Auswirkungen von Klima-veraumlnderungen auf betriebli-che Bewirtschaftungsformen wie Bodenbearbeitung und Duumlnge- und Pflanzenschutz-mitteleinsatz

Viele der unter 42 beschriebenen Auswir-kungen der Klimaveraumlnderung auf den Boden haben auch Konsequenzen fuumlr die Bewirtschaftung von landwirtschaftlichen Flaumlchen und werden Anpassungsmaszlignah-men notwendig werden lassen (s Kapitel 5)

Auswirkungen auf die Bodenbearbeitung

Veraumlnderungen im Aufkommen von Ern-teruumlckstaumlnden die bei erhoumlhter Biomasse-produktion vor allem in getreidereichen Fruchtfolgen zur Beeintraumlchtigung der Strohrotte und in der Folge zu Strohmatten fuumlhren koumlnnen muumlssen ebenso beruumlck-sichtigt werden wie veraumlnderte Bewirt-

schaftungsablaumlufe auf Grund der verlaumln-gerten Vegetationsperiode und unter Um-staumlnden veraumlnderten Fruchtfolgen Humus-schwund (s Kap 42) kann die Boden-struktur veraumlndern und die Tragfaumlhigkeit des Bodens verringern mit entsprechenden Folgen fuumlr die Bodenbearbeitung Erhoumlh-ter Pilz- und Schaumldlingsbefall wie zB imFalle des Maiszuumlnslers (vgl Kap 432) wird ndash entgegen dem gegenwaumlrtigen Trend ndash eine intensive Bodenbewirtschaftung notwendig machen (Wehling 2004) Zu-nehmende Starkniederschlaumlge fuumlhren zu einer erhoumlhten Gefahr durch Wassererosi-on und Verschlaumlmmung Vor allem imHerbst und Winter kann durch stark ver-naumlsste Boumlden die Bodenbearbeitung einge-schraumlnkt sein was Qualitaumltsverluste beim Ernte- bzw Pflanzgut und Terminkosten ansteigen laumlsst (Gerhard 2007) Gleiches gilt fuumlr extrem verhaumlrtete Boumlden in Folgelanger Duumlrreperioden die spezielle Be-wirtschaftungstechniken oder Geraumlte er-forderlich machen koumlnnten bei gleichzeiti-ger Gefahr von zunehmender Bodenver-dichtung (SAG 2007)

Auswirkungen auf den Duumlnge- und Pflan-zenschutzmitteleinsatz

Sowohl ausgepraumlgtere Trockenheit als auch haumlufiger auftretende Starkregennie-derschlaumlge koumlnnen die Anwendung bzw Effizienz von Duumlnge- und Pflanzen-schutzmitteln problematischer werden las-sen (vgl Kap 431) Daruumlber hinaus laumlsst die erwartete Erhoumlhung des Schaumldlings- und unter Umstaumlnden auch Unkrautdru-ckes einen houmlheren Pflanzenschutzmit-teleinsatz wahrscheinlich werden (zBDoleschel 2007) wobei sich der jeweilige



Bedarf an den verschiedenen Pestiziden (Herbizide Insektizide Fungizide etc) veraumlndern koumlnnte Neben der Umwelt beshylastet dies die Rentabilitaumlt der landwirtshyschaftlichen Betriebe So wird in den USA zB bei steigenden Niederschlaumlgen mit houmlheren Pestizidanwendungen bei Weizen Mais und Kartoffel gerechnet (Chen und McCarl 2001) Houmlhere Temperaturen lasshysen dagegen bei Weizen den Pestizideinshysatz und die Kosten sinken fuumlr alle andeshyren betrachteten Kulturen steigen Zusaumltzshylich zieht die zunehmende Klimavariabilishytaumlt eine groumlszligere Schwankungsbreite bei der Applikation und den Kosten von Pflanzenschutzmitteln nach sich Besonshyders problematisch koumlnnte der zunehmenshyde Schaumldlingsdruck auf Grund limitierter Bekaumlmpfungsmoumlglichkeiten fuumlr den Oumlkoshylandbau werden (muumlndliche Mitteilung Wechsung 2007)

46 Auswirkungen von Klimashyveraumlnderungen auf die Agshyrarproduktion in Deutschshyland

Auf Grund des globalen Anbaus der wichshytigsten landwirtschaftlichen Kulturen lasshysen sich ndash unter entsprechender Beruumlckshysichtigung existierender Unterschiede zwishyschen einzelnen Standortfaktoren und Beshytriebsmanagement ndash moumlgliche Auswirshykungen der Klimaveraumlnderung und insbeshysondere der Erwaumlrmung bereits durch den Vergleich mit anderen Anbauregionen prognostizieren So liegen zB die Weishyzenertraumlge in den heiszligeren Anbauregionen Australiens oder Indiens weitgehend unter dem europaumlischen Durchschnitt In Europa zeichnen sich die noumlrdlicheren kuumlhleren

Laumlnder durch houmlhere Hektarertraumlge aus Selbst in Deutschland gibt es ndash insbesonshydere unter extremen Klimabedingungen ndash ein NordSuumld- bzw WestOst-Gefaumllle der Getreideertraumlge wie unter 331 bzw 335 beschrieben

Als Grundlage fuumlr eine Folgenabschaumltzung des Klimawandels fuumlr die Agrarproduktion existieren daruumlber hinaus auf nationaler wie internationaler Ebene Ergebnisse aus zahlreichen Labor- und Feldversuche zu moumlglichen Auswirkungen der Klimavershyaumlnderung auf den Wasserhaushalt den Boden sowie auf verschiedene pflanzen-bzw tierphysiologische Prozesse einshyschlieszliglich der Temperaturempfindlichkeit verschiedener Entwicklungsstadien bzw metabolischer Prozesse (Ainsworth und Long 2005 Kimball et al 2002 Rosenshyzweig und Hillel 1998a FAO 1996 Kenny et al 1993) Diese Ergebnisse flieszligen ndash ebenso wie die neuesten Entshywicklungen der Klimasimulation - in konshytinuierlich weiterentwickelte Ertrags- und Oumlkosystemmodelle ein (zB Crafts-Brandner und Salvucci 2004 Gerstengarshybe et al 2003 Schroumlter et al 2004 IPCC 2001b Harrison et al 1995) Aus diesen Modellen werden wiederum ndash entspreshychend Abbildung 14 ndash weitere Modelle auf houmlheren Aggregationsebenen erstellt die von Sektor- und Regionalmodellen bis hin zur globalen Agrarproduktion reichen

Inputgroumlszligen fuumlr Ertragsmodelle und ihre Beeinflussung durch den Klimawandel

Die simultane Untersuchung mehrerer fuumlr die landwirtschaftliche Produktion entshyscheidender Faktoren sprengt im Allgeshymeinen den Rahmen von Experimenten

Darum wird mit Hilfe von Modellen ver-sucht die komplexen Auswirkungen der Klimaveraumlnderung auf Pflanzenwachs-tums- bzw Produktionsprozesse bis hin zu ganzen Oumlkosystem- und Landnutzungsaumln-derungen abzubilden Dabei muss selbst bei Betrachtung eines Teilsystems dieses auf Grund der Komplexitaumlt der verschie-denen Wechselwirkungen immer im Wir-kungsgeflecht Boden-Vegetation-Atmoshpaumlre-Landnutzung betrachtet wer-den (Mirschel und Wenkel 1996) Ein Vorteil von einigen Modellen besteht dar-in dass diese bei entsprechender Paramet-risierung der Faktoren im Gegensatz zu Ergebnissen aus Feldversuchen von den spezifischen Untersuchungsbedingungen unabhaumlngig sind

Da die Ergebnisse von Modellen immernur so gut sein koumlnnen wie die im Modell verwandten Daten ist es von entscheiden-der Bedeutung moumlglichst alle Prozesse sowie die Veraumlnderungen durch den Kli-mawandel so genau wie moumlglich zu erfas-sen (Ritchie und Alagarswamy 2005) Dabei handelt es sich um einen iterativenProzess in dessen Verlauf die jeweils neueren Modelle schrittweise die komple-xe Umwelt besser abbilden koumlnnen Da auch die Klimamodelle einer permanentenWeiterentwicklung unterliegen ist es er-forderlich dass die neuesten Ertragsmo-delle jeweils mit Daten der letzten Genera-tion von Klimamodellen arbeiten Ein wei-teres Problem stellen die verschiedenen zeitlichen und raumlumlichen Skalen dar (The Royal Society 2005) waumlhrend Klimamo-delle bis in juumlngste Zeit vor allem im glo-balen Maszligstab und grober zeitlicher Skala arbeiteten sind Ertrags- bzw Oumlkosys-temmodelle auf Grund der kleinraumlumigen

Einfluumlsse von Produktionsfaktoren wie Boden Niederschlag und Betriebsfuumlhrung haumlufig fuumlr regionale bzw sogar lokale Be-trachtungen interessant Hinzu kommen soziooumlkonomische und technologische Aumlnderungen im Betriebsmanagement die zu beruumlcksichtigen sind die aber fortlau-fend stattfinden und deshalb nur schwer fuumlr mehr als wenige maximal 20 Jahre vorhersehbar sind (zB Isermeyer 2004 Baker et al 1993 Parry et al 2005)

Klassische biophysikalische Wachstums-modelle werden seit uumlber 30 Jahren entwi-ckelt und simulieren bei entsprechender Eingabe von Boden- (Textur Struktur Wassergehalt Leitfaumlhigkeit etc) Pflan-zenwachstums- (Sortencharakteristika wie zB bez Ontogenese Biomassebildung Photoperiodizitaumlt etc) Wetter- (Strah-lung Niederschlag Minimum- und Ma-ximumtemperatur jeweils taumlglich aufge-loumlst) und Bewirtschaftungskonditionen(Bodenbearbeitung Duumlngeregime Pflanz-dichte etc) inzwischen recht zuverlaumlssigdas Pflanzenwachstum die phaumlnologische Entwicklung und die Ertraumlge (Ritchie und Alagarswamy 2005) Dabei liegen fuumlr die Vergangenheit modellierte Ertraumlge aller-dings haumlufig unter den tatsaumlchlichen Er-tragsdaten was im Allgemeinen daran liegt dass nur ungenuumlgende Informationen zu den lokalen Anbaubedingungen vorlie-gen (Franzaring et al 2007)

Mittlerweile existiert eine Vielzahl von Modellen zur Simulation von Ertraumlgen der wichtigsten Kulturpflanzen in verschiede-nen Regionen der Erde wie zB die CERES-Modelle fuumlr Getreide (zB in Rao 2002 Southworth et al 2002 Harri-son et al 1995) oder die sog AGROSIM-


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KlimamodKlimamodelleelleEECCHAMHAM44 HaHadCdCMM22 CGCCGCMM11 CCSISIRPRPO-O-MkMk2b2b

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Abbildung 20 Modellgestuumltzte Ertragsprognosen fuumlr Weizen in Oumlsterreich fuumlr 2020-2080 ohne (links) und mit (rechts) Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeeffektes Einzelne Saumlulen beziehen sich auf verschiedene globale Zirkulationsmodelle (n Alexandrov et al 2002)


Familie (Mirschel und Wenkel 1996) Weltweit betrachtet ist Weizen eine der wichtigsten Anbaukulturen fuumlr diemenschliche und tierische Ernaumlhrung was die Vielzahl von globalen und regionalen Studien zu dieser Kultur erklaumlrt (Lawlor und Mitchell 2000) Dabei finden die Er-tragsprognosen meist unter Beruumlcksichti-gung der (mittleren) Klimaveraumlnderungen statt die Zunahme der Klimavariabilitaumlt und von Extremereignissen und ihre be-sondere Bedeutung fuumlr die landwirtschaft-liche Produktion bleiben dabei allerdings noch haumlufig unberuumlcksichtigt Das gleiche gilt fuumlr weitere Faktoren wie zB die zu-nehmende Belastung durch O3 und andere Schadstoffe sowie moumlgliche Interaktionen der versciedenen Klimafaktoren Kritisch ist ebenfalls dass Auswirkungen der Kli-maveraumlnderungen auf Pflanzenkrankheiten

und Schaumldlinge in den meisten Modellen nicht beruumlcksichtigt werden (Parry et al 2005 s Kapitel 43)

Modelle die Ertraumlge im Zuge der Klima-veraumlnderung simulieren muumlssen Einfluumlsse der Klimaveraumlnderung auf diese Inputgroumlshyszligen moumlglichst bdquorealitaumltsnahldquo abschaumltzen Damit sind regionale Ertragsprognosenauch erst mit der Entwicklung regionalerKlimamodelle mit einer relativ engenBandbreite der projizierten Aumlnderungenvon Klimaparametern moumlglich gewordenEine weitere Einengung der Unsicherhei-ten bezuumlglich der zu erwartenden Klimashyveraumlnderungen stellt die Verwendung vonSzenarien dar von denen moumlglichst je-weils mehrere fuumlr eine spezifische Frageshystellung zu Grunde gelegt werden sollten(s Kapitel 222)

Da die meisten Wachstums- und Entwick-lungsprozesse uumlber die Temperatur bzw Temperatursummen gesteuert werdenwird die Auswirkung eines waumlrmeren Klimas auf die Pflanzenentwicklung inModellen uumlber die Veraumlnderung der ent-sprechenden Parameter simuliert Demzu-folge wird zB der fruumlhere Vegetationsbe-ginn waumlrmere Durchschnittstemperaturenund die laumlngere Vegetationsperiode bei mehrjaumlhrigen bzw nicht determiniertenPflanzen mit einer langen Entwicklungs-phase (zB Gruumlnlandarten Zuckerruumlbe) bei ausreichender Wasserversorgung zu einer houmlheren Ertragssicherheit vermehr-tem Wachstum und voraussichtlich auch houmlherem Ertrag fuumlhren Dagegen sagen diese Modelle voraus dass bei determi-nierten Pflanzenarten ndash wie den meisten in Deutschland angebauten Getreidesorten ndashdurch das schnellere Erreichen notwendi-ger Temperatursummen Entwicklungspro-zesse rascher durchlaufen werden was sich insbesondere durch die Verkuumlrzung der Kornfuumlllungsperiode haumlufig als negativ erweisen duumlrfte

Allerdings bestehen auch in Bezug auf die Modellierung der Temperaturauswirkung noch Unsicherheiten Generell betrifft dies die Schwierigkeit Einzelergebnisse aus Labor- und Feldversuchen auf die Wirk-lichkeit zu uumlbertragen Unsicherheiten be-stehen weiterhin zB in der nichtlinearenReaktion von Ertraumlgen auf einen Tempera-turanstieg in der das Uumlberschreiten von Grenzwerten waumlhrend empfindlicher Ent-wicklungsphasen eine groszlige Rolle spielt und in der noch weitgehend ungeklaumlrten Interaktionen zwischen Temperatur und Stickstoffgehalt auf die Atmung (Cass-man 2007) Noch groumlszligeren Unsicherhei-

ten unterliegt die Detailmodellierung desEinflusses der Veraumlnderung des Wasser-haushaltes bzw von Niederschlaumlgen da diese meist sehr regional erfolgt und auch von den regionalen Klimamodellen bisher nur innerhalb einer relativ groszligen Schwankungsbreite prognostiziert werden kann

Fuumlr die Frage ob die Klimaerwaumlrmung zuErtragsverlusten oder -gewinnen in der Landwirtschaft fuumlhren wird wird es von entscheidender Bedeutung sein neben den Auswirkungen der Temperatur- und Nie-derschlagsaumlnderungen auch diejenigen des CO2-Anstiegs in der Atmosphaumlre auf den Ertrag der verschiedenen Kulturpflanzen experimentell zu bestimmen und in den Modellen entsprechend zu beruumlcksichtigen(s Abbildung 20) Einen wesentlichen Beitrag leisten hierbei zB Freilandunter-suchungen wie die so genannten Free Air Carbondioxide Enrichment - FACE-Experimente (s Kapitel 412) deren Er-gebnisse oft andere bdquoCO2-Duumlngeeffekteldquo prognostizieren als unter Laborbedingun-gen Fuumlr deutsche Verhaumlltnisse liegen aus-sagekraumlftige FACE-Ergebnisse bisher nur zu einer begrenzten Anzahl an landwirt-schaftlichen Kulturen vor Um die Aus-wirkungen der Veraumlnderungen verschie-dener Klimafaktoren auf die Pflanzenpro-duktion unter realistischeren Bedingungen experimentell erfassen zu koumlnnen ist eine bdquoneue Generationldquo von CO2-Anreiche-rungsexperimenten im Freiland geplant die auch die gleichzeitige Temperaturer-houmlhung beruumlcksichtigen (sogenannte bdquoHot-FACEsldquo Hendrey und Miglietta 2006)



461 Regionale Auswirkungen der Klimaveraumlnderung

Wie bereits heute zu erkennen ist wird sich der Klimawandel regional sehr untershyschiedlich auf die Landwirtschaft in Deutschland auswirken Dies liegt daran dass die Vulnerabilitaumlt der Landwirtschaft gegenuumlber dem Klimawandel unterschiedshylich ausgepraumlgt ist Zum einen wird sich das Klima unterschiedlich stark in den verschiedenen Regionen veraumlndern Zum anderen haumlngt dies von der jeweiligen reshygionalen naturraumlumlichen (s Kap 32) als auch soziooumlkonomischen Ausgangssituatishyon einschlieszliglich der regionalen Anbausishytuation (Kap 33) sowie von der Anpasshysungs- oder auch Adaptionskapazitaumlt ab Diese Adaptionskapazitaumlt eines Systems wiederum haumlngt insbesondere von dem Vorhandensein von ndash in erster Linie oumlkoshynomischen ndash Ressourcen ab Weitere wichtige Faktoren sind der Stand der jeshyweiligen Technologie die Qualifikation der Akteure die Verfuumlgbarkeit von bzw der Zugang zu Wissen und Information eine gewisse Infrastruktur sowie Institutishyonen die Anpassungsmaszlignahmen foumlrdern (IPCC 2007b)

So konnte zB in einer Studie in Groszligbrishytannien (ADAS 2005 zitiert in NFU 2005) belegt werden dass besser inforshymierte Landwirte eher Anpassungen plashynen als weniger gut informierte Als Indishykatoren fuumlr die adaptive Kapazitaumlt von landwirtschaftlichen Betrieben koumlnnen ferner betriebswirtschaftliche Kenngroumlszligen wie Inputintensitaumlt oumlkonomische Groumlszlige und der Anteil an Ackerland herangezogen werden Auf Grund dieser Bedingungen ist zB innerhalb Europas sowie generell in

den mittleren Breitengraden (COMAGR CAENVEPOC(2002)98) uumlberwiegend mit einer guten Anpassungsfaumlhigkeit der Landwirtschaft an Klimaveraumlnderungen zu rechnen und damit mit einer deutlichen Reduktion schaumldlicher Auswirkungen des Klimawandels auf die landwirtschaftliche Produktion und Oumlkonomie Anders stellt sich die Situation in den Entwicklungslaumlnshydern dar wo die Produktionsbedingungen haumlufig schon heute durch hochgradig varishyable bzw extreme Temperaturen und unshysichere Niederschlaumlge beeintraumlchtigt sind und mangelnde Ressourcen und ungenuumlshygende Infrastrukturen Adaptionsmaszlignahshymen erschweren (Fischer et al 2005 Parshyry et al 2005 Mendelsohn 2000)

Im zahlreichen Modellen wird weltweit versucht abzuschaumltzen wie sich die Klishymaveraumlnderungen mit und ohne Anpasshysungsmaszlignahmen auf die Landwirtschaft auswirken (zB mit dem Century-Crop-Ecosystem-Modell ua in Antle et al 2004) Ein Szenarium ohne Anpassungsshymaszlignahmen (Zebisch et al 2005) geht zB von dem so genannten bdquodumb farmer (dummen Landwirt)ldquo aus und vergleicht dies mit einem Szenarium in dem der bdquoclairvoyant farmer (weitsichtige Landshywirt)ldquo (zB Schneider et al 2000 Reilly und Schimmelpfennig 2000) entsprechenshyde Maszlignahmen einsetzt Einzelheiten dazu koumlnnen im vorliegenden Rahmen nicht weiter beleuchtet werden (vgl zB McCown 2005)

4611 Regionale Klimastudien

Das Jahr 2003 lieszlig erahnen wie sich zushykuumlnftig zunehmende extreme Klimaeshy

reignise auf die Landwirtschaft auswirkenkoumlnnten Waumlhrend zB Betriebe in Nord-deutschland teilweise ungewoumlhnlich hohe Ernten einfuhren waren va Regionen mit unguumlnstigen standortlichen Voraussetzun-gen von Ertragsausfaumlllen betroffen Diese Ungunstregionen zeichnen sich neben ar-men Boumlden mit einer geringen Wasser-speicherkapazitaumlt (zB grundwasserferne Sandboumlden) durch eine negative klimati-sche Wasserbilanz und bzw oder ohnehin schon hohe Sommertemperaturen aus die die landwirtschaftliche Produktion anfaumllliggegenuumlber Klimaextremen machen (s Kap 32) Demnach koumlnnten vor allembisher eher waumlrmelimitierte Regionen inNorddeutschland den Mittelgebirgslagen sowie dem Alpenraum von der Klimaer-waumlrmung zunaumlchst profitieren solange die Erwaumlrmung das Temperaturoptimum vie-ler Kulturpflanzen nicht uumlberschreitet Das gleiche gilt auch fuumlr tendenziell zu feuchteund zu nasse Standorte (Zebisch et al 2005)

Kritisch wird die Situation dagegen in Re-gionen die bereits heute unter Wasser-mangel leiden wie va der Nordosten und Teile des Suumldwesten Deutschlands Hier koumlnnten in Zukunft zunehmend Felder verdorren und der Nordosten koumlnnte gene-rell fuumlr den Weizenanbau zu trocken wer-den (Spiegel-online 02022007b) Beson-ders trockenstressgefaumlhrdet sind Branden-burg und Sachsen-Anhalt wo schon zwi-schen 1996 und 2000 die Getreideproduk-tion zu 10 bzw 25 durch Wassermangel limitiert war (Schindler et al 2007) In Zukunft koumlnnten hier uumlber 40 der land-wirtschaftlichen Flaumlche (einschlieszliglich Wurzelkulturen und Gruumlnland) duumlrrege-faumlhrdet sein und die Ertraumlge in Abhaumlngig-

keit von den Anbaubedingungen regional um ca 5-15 abnehmen (Mirschel et al 2005) Anders sieht es im Westen Deutschlands aus hier koumlnnte der Uumlber-gang von Dauer- zu Starkregen die Bo-denerosion erhoumlhen bzw ganze Ernten koumlnnten dadurch vernichtet werden Auch wird hier rascher das Temperaturoptimumbisher angepasster Kulturen erreicht Die prognostizierte Zunahme von bdquoTropen-naumlchtenldquo (Kreienkamp et al 2007 s Kap 232) koumlnnte sich auch fuumlr die Tierge-sundheit und insbesondere die intensive Tierhaltung als problematisch erweisenInsgesamt wird die Ertragssicherheit inganz Deutschland durch zunehmende Wet-terextreme und wachsende Klimavariabili-taumlt abnehmen

Die unterschiedliche regionale Vulnerabi-litaumlt einzelner Bundeslaumlnder gegenuumlber Klimaveraumlnderungen spiegelt sich in den bisher vorliegenden regionalen Klimastu-dien wieder wie aus Tabelle 3 ersichtlich liegen regionale Klimastudien unter Be-ruumlcksichtigung des Sektors Landwirtschaft va aus dem vergleichsweise waumlrmeren Suumlden und dem durch Trockenstress ge-faumlhrdeten Nordosten Deutschlands vor Allerdings wird die Vergleichbarkeit derErgebnisse durch unterschiedliche Vorge-hensweisen bzw die Einbeziehung unter-schiedlicher Datengrundlagen beeintraumlch-tigt Dies betrifft insbesondere das jeweils verwandte globale Zirkulationsmodell das IPCC-Emissionsszenarium die Downsca-ling-Methode und vor allem die Verwen-dung verschiedener Ertragsmodelle und die darin beruumlcksichtigten Klimafaktoren(zB mit und ohne CO2-Duumlngeeffekt) Sowurde einigen Studien zB das relativ ge-maumlszligigte IPCC-B2-Szenarium zu Grunde



gelegt das angesichts der aktuellen Dyshynamik der CO2-Emissionen sehr optimisshytisch erscheint Da die meisten regionalen Klimastudien einen Zeithorizont bis ca 2050 betrachten duumlrften sich die Untershyschiede hinsichtlich der verwandten Szeshynarien jedoch noch nicht so gravierend auswirken (s dazu Kapitel 222) Daruumlber hinaus bestehen auch Unterschiede hinshysichtlich der Gewichtung des landwirtshyschaftlichen Sektors innerhalb der jeweilishygen Studie sowie hinsichtlich der Intensishytaumlt der Betrachtung die von qualitativen Abschaumltzungen bis zu quantitativer Ershytragsmodellierung reicht

So lag zB der Schwerpunkt einer der ersshyten regionalen Klimastudien in Deutschshyland der bayerischen Klimastudie bdquoBay-FORKLIMldquo aus dem Jahr 1999 auf den Auswirkungen einer erhoumlhten UV-Belastung die im Verdacht stand zusamshymen mit weiteren Faktoren eine Blattvershybraumlunung bei Gerste auszuloumlsen In der Folge wurde auch ein spezifisches UV-Projekt (BayFORUV) aufgelegt Daruumlber hinaus wurde ein Klimaatlas von Bayern erstellt der ua auf Grund der Veraumlndeshyrung der Pflanzenentwicklung und des Wasserhaushalts einen erhoumlhten Beregshynungsbedarf in NW-Bayern prognostiziert Dieser koumlnnte fuumlr Winterweizen um bis zu 30 ansteigen und entsprechende Kosshyten96 verursachen (Bayerischer Klimaforshyschungsverbund 1999) Wesentlich drashymatischer in ihren Auswirkungen ist eine juumlngere Einschaumltzung der Bayerischen Landesanstalt fuumlr Landwirtschaft nach der auf Bayern jaumlhrliche Ernteschaumlden von

Allerdings uumlberschaumltzt das darin verwandte aumlltere ECHAM3-Modell meist Winter-Niederschlaumlge und Sommer-Trockenheit (Podzun et al 1995)

durchschnittlich 500 Millionen Euro durch die Klimaerwaumlrmung zukommen koumlnnten die durch temperaturbedingte Ertragsruumlckshygaumlnge sowohl bei Getreide als auch bei Hackfruumlchten extremwetterbedingte Ernshyteausfaumllle und einen Mehraufwand an Pflanzenschutzmitteln verursacht werden Dazu sollen weitere 100 Millionen Verlusshyte aus der Tierhaltung kommen die allein auf Grund verminderter Tiergesundheit und Produktion durch erhoumlhten Krankshyheitsdruck entstehen (Doleschel 2007)

Deutlich mehr Aspekte der landwirtschaftshylichen Produktion untersuchte die badenshywuumlrttembergische Klimastudie bdquoKLARAldquo aus dem Jahr 2005 Neben einer Ertragsshysimulation fuumlr den Weizen- und Maisanshybau an ausgewaumlhlten Standorten mit dem oumlkohydrologischen Modell SWIM ndash in dem keine Beruumlcksichtigung des CO2shyDuumlngeeffektes erfolgt ndash wurden hier auch die Auswirkungen des Klimawandels auf den Weinbau und die phytosanitaumlre Entshywicklung im Obstanbau betrachtet (PIK 2005) So soll zB in der Obstbauregion Bodensee mit steigenden Temperaturen und weitgehend gleich bleibender Houmlhe der Jahresniederschlaumlge der Schaderregershydruck steigen wie am Beispiel des Apfelshyschorfes und des Apfelwicklers gezeigt werden konnte Fuumlr den Weinbau ist mit unterschiedlichen Entwicklungen zu rechshynen Waumlhrend in Wuumlrttemberg uumlberwieshygend mit einer Verbesserung der Weinanshybaubedingungen und dem Anbau houmlhershywertigerer Rotweine zu rechnen ist ist in der Weinregion Baden eine Geschmacksshyverarmung der klassischen Weiszligweine zu befuumlrchten der mit entsprechenden Maszligshynahmen entgegengesteuert werden muumlsste Im Ackerbau ist beim Weizen auf Grund

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von Trockenstress und beschleunigter Pflanzenentwicklung mit Ertragsverlusten zu rechnen die im Mittel 14 betragen Ein Teil des Ertragsruumlckganges koumlnnte unter Umstaumlnden jedoch durch eine houmlhere Backqualitaumlt auf Grund der verkuumlrzten Kornfuumlllungszeit ausgeglichen werden (s dazu auch Kap 417) Dagegen duumlrfte sich der (Koumlrner-) Maisanbau ausdehnen der bei leichten Ertragsabnahmen im Rheintal vor allem im Suumlden und Nordos-ten zunehmend bessere Anbaubedingun-gen erfahren soll

Zu aumlhnlichen Ergebnissen kommt die hes-sische Klimastudie bdquoINKLIM 2012ldquo (HLUG 2005) die fuumlr den landwirtschaft-lichen Teil das Simulationsmodell bdquoDay-centldquo verwandte das ebenfalls nur Veraumln-derungen der Temperatur und des Nieder-schlages dagegen nicht des CO2-Gehaltesin der Atmosphaumlre beruumlcksichtigt (USF 2005) Allerdings wurden hier mehrere landwirtschaftliche Kulturen betrachtetdie in Zukunft ndash bei relativ kleinraumlumiger Heterogenitaumlt der Ertraumlge ndash uumlberwiegend Ertragsverluste erwarten lassen Im Ein-zelnen werden Ertragsverluste von ca10 fuumlr Winterweizen 5 fuumlr Futtermais und Zuckerruumlbe und 14 fuumlr Winterraps im Vergleich zur heutigen Situation be-rechnet Der Ertrag von Gruumlnland nimmtdagegen zu (+10) und der von Winter-gerste bleibt in etwa auf dem gegenwaumlrti-gen Niveau Daruumlber hinaus ist mit einer weitgehenden Abnahme der Ertragssi-cherheit zu rechnen Im Weinanbau ist das geringere Spaumltfrostrisiko positiv zu bewer-ten kritisch dagegen die Veraumlnderung der Sorten und des Weintyps durch die houmlhere Abbaurate der Aumlpfelsaumlure bei houmlheren Temperaturen sowie der vermehrte Schaumld-

lingsdruck (Schultz et al 2005) Im Obst-bau bietet die Erwaumlrmung zum einen die Chance neue bisher Waumlrme limitierte Ar-ten und Sorten anzubauen Zum anderen nehmen die Risiken und potentielle Schadereignisse durch Wetterextreme wie Hagel und Spaumltfrostereignisse zu Die Stu-die gibt einen Uumlberblick uumlber die Kosten die fuumlr den Schutz der Plantagen durch die Installation von Hagelnetzen etc entstehen wuumlrden Allerdings wurde der Pflanzen-schutz in dieser Studie nicht weiter be-ruumlcksichtigt (Jacob und Koch 2005) Im Rahmen der sich in Planung befindlichen Projektphase bdquoINKLIM 2012 Baustein II-plusldquo sollen raumlumlich explizite Klimafol-genabschaumltzungen fuumlr die Landwirtschaft in Hessen erfolgen der Zusatzwasserbe-darf zur Sicherung der landwirtschaftli-chen Produktion ermittelt werden und An-bauempfehlungen fuumlr die Landwirtschaft im hessischen Ried erstellt werden Auch die Studien zum Wein- und Obstbau wer-den fortgefuumlhrt

Die Frostgefahr im Obstbau wird beson-ders hoch in der saumlchsischen KlimastudiebdquoKlimawandel in Sachsenldquo ndash ebenfalls ausdem Jahr 2005 ndash eingeschaumltzt (SMUL 2005) hier wird im Suumlszligkirschanbau eine Versechsfachung der Gefahr von Spaumltfrost und bei Apfel eine Verdopplung der mit-telschweren Froumlste waumlhrend der Bluumlte prognostiziert Dagegen sollen sich die Anbaubedingungen bisher Waumlrme limi-tierter Kulturen wie zB Koumlrnermais und Wein verbessern Allerdings sollen gene-rell Trockenstress und Ertragsrisiko zu-nehmen va auf den aumlrmeren Sandboumlden wohingegen die Loumlszligstandorte weniger gefaumlhrdet sind Daruumlber hinaus ist im A-ckerbau mit einem veraumlnderten Schaderre-



gerspektrum zu rechnen was die Notwenshydigkeit der Applikation von Fungiziden senken von Insektiziden dagegen steigen lassen koumlnnte

In der Brandenburger Studie bdquoPIK Report No 83ldquo (Gerstengarbe et al 2003) wurshyden ndash ebenfalls mit dem Modell SWIM ndash Ertragsverluste fuumlr Winterweizen berechshynet die ohne Beruumlcksichtigung des CO2shyDuumlngeeffektes bis ca zum Jahr 2050 ca 17 betragen die jedoch bei Beruumlcksichshytigung des CO2-Effektes auf nur 10 Vershylust sinken sollen Fuumlr Mais und Gerste koumlnnten die Ertraumlge bei erhoumlhten CO2shyKonzentrationen sogar um 7 - 8 steigen Allerdings werden neben einer Kostenshysteigerung durch die verstaumlrkt notwendig werdende Bewaumlsserung ndash die einen komshypetitiven Nachteil fuumlr die Landwirte in Brandenburg darstellen koumlnnte ndash auch mitshytelfristig Probleme durch die Grundwasshyserabsenkung gesehen Auszligerdem werden staumlrkere Ernteschaumlden durch die Zunahme von Extremereignissen erwartet

In der regional deutlich enger gefassten Studie fuumlr den Landkreis Maumlrkisch-Oderland belaufen sich die vorhergesagten Ertragsverluste nach Modellberechnungen ohne Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeshyeffektes fuumlr die Hauptgetreidearten auf ca 5 und auf bis zu 14 fuumlr Kartoffeln (Mirschel et al 2005) Unter Einbeziehen des CO2-Effektes reduzieren sich die Ershytragsverluste auf maximal 10 bzw fallen fuumlr Getreide marginal aus oder wandeln sich gar in geringfuumlgige Ertragssteigerunshygen um

Etwas houmlher liegen wiederum die Ertragsshyverluste die fuumlr das Elbeinzugsgebiet in dem Projekt bdquoGLOWA-Elbeldquo unter Zugshy

rundelegen eines besonders trockenen Szenariums berechnet wurden bei einer relativ hohen Schwankungsbreite der Ershygebnisse und ohne Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeeffektes werden hier die Ershytragsabnahmen fuumlr verschiedene Getreideshyarten auf 11-15 fuumlr Raps geringfuumlgig houmlher und fuumlr Mais mit im Mittel nur ca - 1 deutlich weniger (Hattermann et al 2005) geschaumltzt Der Schwerpunkt dieser Studie liegt ndash ebenso wie derjenige der Studie zur Unterweserregion (s Tabelle 3) ndash auf den Veraumlnderungen des Wassershyhaushaltes und ihren soziooumlkonomischen und oumlkologischen Auswirkungen

In der im Auftrag des Umweltbundesamshytes erstellten Studie bdquoKlimawandel in Deutschlandldquo (Zebisch et al 2005) wurshyden auf Grund mangelnder flaumlchendeshyckender Szenarien keine eigenen Ertragsshyprognosen fuumlr den landwirtschaftlichen Sektor entwickelt Im Einzelnen wird auf die Gefahr des Verlustes von Bodenkohshylenstoff der Zunahme und Ausbreitung von Krankheiten und Schaumldlingen und der Abnahme der pflanzlichen Qualitaumlt die auch die Tierproduktion in Mitleidenschaft ziehen koumlnnte hingewiesen Bei einer volkswirtschaftlichen Betrachtung der durch den Klimawandel verursachten Schaumlden koumlnnten sich nach einer Studie des Deutschen Instituts fuumlr Wirtschaftsforshyschung (DIW) die auf Grund von Troshyckenheit und Wasserknappheit prognostishyzierten Ernteeinbuszligen in der deutschen Land- und Forstwirtschaft in den naumlchsten 50 Jahren auf insgesamt drei Milliarden Euro belaufen (Kemfert 2007) Am staumlrksten betroffen waumlren die Bundeslaumlnshyder mit den groumlszligten Anteilen an landwirtshyschaftlicher Flaumlche Bayern und Niedershy

sachsen sowie Baden-Wuumlrttemberg mit rund der Haumllfte der Schaumlden Hinzu kom-men weitere Kosten durch Schaumlden an Infrastruktur und Immobilien durch Ex-tremereignisse wie Hochwasser und Uumlber-flutungen Allerdings beziehen diese oumlko-nomischen Betrachtungen noch keinerlei Anpassungsmaszlignahmen an den Klima-wandel ein durch die sowohl die Auswir-kungen als auch die Kosten des Klima-wandels deutlich reduziert werden koumlnnten (s Kapitel 5) Weltweit prognostiziertStern (200697) die volkswirtschaftlichen Schaumlden durch den Klimawandel auf 5-20 des globalen Bruttosozialproduktes

462 Auswirkungen der Klimaver-aumlnderungen auf die wichtigs-ten landwirtschaftlichen Pro-duktionszweige in Deutsch-land

Bei einer maximalen mittleren Erwaumlrmung um 2degC bis Ende des Jahrhunderts98 sollteder parallel dazu stattfindende Anstieg der atmosphaumlrischen CO2-Konzentrationdurch die Stimulierung der Biomassepro-duktion etwaige temperaturbedingte Er-tragsausfaumllle kompensieren sofern der Wasserbedarf der Kulturen gedeckt wer-den kann Bei einem staumlrkeren Anstieg der THG-Emissionen und damit verbunden der durchschnittlichen Temperaturenkoumlnnten entsprechend der Prognosen regi-

97 Fuumlr die britische Regierung erstellter Klimabericht des ehemaligen Chefoumlkonoms der Weltbank 98 Es ist erklaumlrtes Ziel der Europaumlischen Union einenAnstieg um mehr als 2degC zu verhindern was beacht-liche Anstrengungen zur Reduktion der Treibhaus-gasemissionen notwendig machen wird Allerdings haumltte selbst ein Anstieg um 2degC bereits gravierendeAuswirkungen auf empfindliche Oumlkosysteme (IPCC 2007b)

onaler Klimamodelle in ganz Deutschland Temperaturerhoumlhungen von uumlber 25degC und im Suumlden wohl auch deutlich daruumlber erreicht werden (UBA 2006a b s auch Kapitel 232) Dies wird einerseits eine (weitere) Nordwaumlrtsverschiebung bzw ndashausdehnung der Anbaumoumlglichkeiten von (Sommer-) Getreide um ca 100-150 km jedegC bzw eine Houmlherverschiebung des Rauhfutteranbaus in alpinen Gebieten um ca 100 m je degC Temperaturerhoumlhung er-moumlglichen wie sie schon heute zB amKoumlrner- oder Silomaisanbau zu beobach-ten ist (s Kap 331) Auch der Anbau bisher uumlberwiegend Waumlrme limitierterlandwirtschaftlicher Kulturen wie zB Sonnenblumen C4-Graumlser (Hirse Sudan-gras) oder auch Obstarten (wie uU Apri-kosen) koumlnnte erfolgreich werden

Andererseits ist aber auch eine Reduktionder Ertraumlge bisher angepasster Kulturen zu erwarten (s Kapitel 4111) Auf Tro-ckenheit bzw Wasserstress sollten land-wirtschaftliche Kulturen mit flachen Wur-zelsystemen wie zB Kartoffeln oder ver-schiedene Gemuumlse- und Gruumlnlandarten am empfindlichsten reagieren Insbesonde-re die bei staumlrkeren Klimaaumlnderungen haumlu-figer auftretenden Extremwetter wie Starkregenereignisse und Duumlrreperioden duumlrften alle landwirtschaftlichen Produkti-onszweige in ganz Deutschland in Mitlei-denschaft ziehen und erhebliche Verluste fuumlr die Agrarwirtschaft bzw die gesamte Volkswirtschaft verursachen wie das Jahr2003 gezeigt hat Unsicherheiten fuumlr einedetallierte Folgeabschaumltzung ergeben sich aus den noch weitgehend unbekannten Interaktionen verschiedener Klimaelemen-te untereinander wie sie zB aus einem



weiteren Anstieg von Schadgasen wie O3

resultieren koumlnnten

Ackerbau

Fuumlr Mitte des 21ten Jahrhunderts wird in den unter Kapitel 451 angefuumlhrten regioshynalen Klimastudien ein Ertragsruumlckgang fuumlr die wirtschaftlich bedeutendste Ackershyfrucht Winterweizen vorausgesagt der zwischen 10 in Hessen und 17 in dem gegenuumlber Trockenstress wohl vulnerashybelsten Bundesland Brandenburg (bzw knapp 5 fuumlr die Beispielregion Maumlrshykisch-Oderland) liegen soll (s Tabelle 11) Fuumlr diese Abschaumltzungen wurden eine Temperaturerhoumlhung von weniger als 15degC und regionale Niederschlagsveraumlnshyderungen dh in der Regel eine Abnahme der Sommerniederschlaumlge zugrunde geshylegt In Brandenburg reduziert sich der Ertragsruumlckgang bei Beruumlcksichtigung eines CO2-Duumlngeeffektes von ca 60 ppm uumlber dem heutigen Niveau auf 10 (bzw steigt auf + 05 in der Beispielregion Maumlrkisch-Oderland) Demzufolge koumlnnte sich der temperatur- und niederschlagsbeshydingte Ertragsruumlckgang bei Winterweizen bis Mitte des Jahrhunderts bei Beruumlcksichshy

tigung des CO2-Anstieges in der Atmoshysphaumlre in weiten Landesteilen bzw im Bundesdurchschnitt bei wenigen Prozent bis hin zu leichten Ertragszuwaumlchsen einshypendeln Sollte der CO2-Duumlngeeffekt ndash va auch bei Beruumlcksichtigung des Wasshyserersparniseffektes und in Abhaumlngigkeit von der jeweiligen Sorte ndash houmlher ausfallen ist generell auch ein leichter Ertragsanshystieg moumlglich bei deutlich ungenuumlgender Wasserversorgung bzw haumlufigerem Aufshytreten von Duumlrreperioden ist dagegen vershymehrt mit erheblichen Ertragsausfaumlllen zu rechnen

Fuumlr die nationale Weizenproduktion ist allerdings neben dem prozentualen Ruumlckshygang der Ertragsleistung in den einzelnen Bundeslaumlndern deren relativer Anteil an der Gesamtproduktion Deutschlands ausshyschlaggebend (s Tabelle 4) so wuumlrden houmlhere Ertragsverluste zB im Land Branshydenburg mit nur 5 der nationalen Proshyduktion wenig ins Gewicht fallen In dieshysem Zusammenhang sollte erwaumlhnt wershyden dass im Agrarland Bayern seit einishygen Jahren die Weizenertraumlge nicht mehr im Umfang des Bundesmittels zunehmen (s 331)

Tabelle 11 Ertragsaumlnderungen ohne (und mit) Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeeffektes fuumlr Winterweishyzen nach Modellberechnungen fuumlr einzelne Bundeslaumlnder bzw Naturraumlume in Deutschland

BundeslandNaturraum Ertragsaumlnderung [] IPCC-SRES-Szenarium

Zeithorizont

Baden Wuumlrttemberg -14 A1 2050 Hessen -10 B2 2041-2050 Brandenburg -17 (-10) A1B 2055 Maumlrkisch-Oderland -5 (+05) A1B 2055 Elbeinzugsgebiet -75 A1 B2 2020

MaisMais

Abbildung 21 Schematisierte Darstellung der moumlglichen Ausdehnung des Maisanbaus bei zukuumlnftigerErwaumlrmung (Quelle Fuhrer 2003)

Bei Wintergerste liegt der CO2-Duumlngeeffekt im Mittel in einer aumlhnlichen Groumlszligenordnung wie bei Winterweizen (s Kap 4122) Neben sortenspezifischen Reaktionsmustern spielt hier auch eine relativ geringere CO2-Stimulierung bei niedrigeren Temperaturen eine Rolle da Gerste fruumlher als Weizen geerntet wirdund somit weniger sommerlichem Waumlrme-stress ausgesetzt ist (s Kap 331) Ande-rerseits besteht auch eine geringere Wahr-scheinlichkeit hitzebedingter Ertragsruumlck-gaumlnge Dies duumlrfte in noch groumlszligerem Maszlige fuumlr den Vergleich zwischen Winter- und Sommergetreide gelten da letzteres deut-lich spaumlter im Jahr seine Vegetationsent-wicklung durchlaumluft Daruumlber hinaus koumlnnte fuumlr Wintergerste mehr als fuumlr ande-re Wintergetreide eine houmlhere Gefahr des Auswinterns bestehen auf Grund geringe-rer Winterhaumlrte und abnehmender Abhaumlr-tung bei zukuumlnftig waumlrmeren Wintertem-

peraturen (muumlndl Mitteilung Loumlpmeier 2006)

Im Gegensatz zu den Winterweizenertrauml-gen nahmen die Maisertraumlge in den bisher durchgefuumlhrten regionalen Simulationen zu den Folgen des Klimawandels allein auf Grund der zu erwartenden houmlheren Temperaturen (und veraumlndertem Nieder-schlag) bis Mitte des Jahrhunderts (ohne Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeeffektes) uumlberwiegend geringfuumlgig zu (AusnahmeHessen mit - 5) Bei Beruumlcksichtigung des CO2-Effektes der bei Mais als C4-Pflanze hauptsaumlchlich uumlber eine Verbesse-rung des Wassernutzunseffizienz wirksam wird wurden Ertragszuwaumlchse bis zu 8 berechnet Bei weiterer Erwaumlrmung bis zum Ende des Jahrhunderts und ausrei-chender Wasserversorgung ist mit einer weiteren Ausdehnung der Anbaueignung von Silo- und Koumlrnermais in houmlhere Lagen



und Breiten zu rechnen (Abbildung 21) Durch die zunehmende klimatische Eigshynung und durch die Foumlrderung des Bioshymasseanbaus koumlnnte damit der Flaumlchenanshyteil von Mais (und anderen Waumlrme liebenshyden schnellwuumlchsigen nachwachsenden Rohstoffen) in Zukunft deutlich zunehmen und weniger lukrative Kulturen zuruumlckshydraumlngen (zB Goumlmann und Kreins 2006)

Das Ausmaszlig des CO2-Duumlngeeffektes bei der Zuckerruumlbe blieb in dem Braunshyschweiger FACE-Versuch deutlich hinter den Erwartungen zuruumlck (vgl Kap 4122) Damit stellt sich die Frage ob fuumlr diese Kultur die unter den sonstigen Klishymaveraumlnderungen zu erwartenden Ertrashysaumlnderungen durch ansteigende CO2shyKonzentrationen in der Atmosphaumlre ausshygeglichen bzw insgesamt beeinflusst wershyden Im EU-weiten Vergleich befinden sich heutige nicht bewaumlsserte Hochershytragsstandorte fuumlr Zuckerruumlbe ua in Frankreich Belgien und Deutschland In Zukunft wird auf Grund der Erwaumlrmung ndash allerdings ohne eine Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeeffektes ndash eine Verlagerung des Anbaus weiter in den Norden Europas erwartet (Jones et al 2003) Nach Einshyschaumltzung dieser Autoren nimmt in Deutschland - bei insgesamt gleich bleishybendem Ertragspotential - sowohl der Zushywachs im Fruumlhjahr auf Grund waumlrmerer Temperaturen als auch der Trockenstress im Sommer zu und die Ertragssicherheit verschlechtert sich Bei Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeeffektes sollte das Ertragsshypotential ansteigen insbesondere auf beshywaumlsserten Flaumlchen Aumlhnlich sieht die Situshyation bei Kartoffel aus (s Kapitel 4122)

Gruumlnlandwirtschaft

Die produktivsten Gruumlnlandstandorte sind jene mit einem raschen Vegetationsbeginn im Fruumlhjahr und atlantischen dh feuchten und maumlszligig-warmen Bedingungen im Sommer Entsprechend hoch waren die Ertragsausfaumllle im Gruumlnland im trockenshyheiszligen Sommer 2003 Damit kann sich die Klimaerwaumlrmung in Abhaumlngigkeit vom Standort unterschiedlich auswirken beshysonders auf waumlrmelimitierten frischen Standorten (wie zB Niedermooren oder Marschlandschaften in Norddeutschland oder in houmlheren Lagen) fuumlhrt die raschere Fruumlhjahrserwaumlrmung zu einem fruumlheren Beginn der Biomasseproduktion Dadurch sinken im Allgemeinen die Kosten durch Futtermittel in der Tierproduktion wie zB fuumlr den US-amerikanischen Rindershyweidebetrieb von Baker et al (1993) beshyschrieben wurde Auch in der hessischen Klimastudie INKLIM 2012 wurde eine Zunahme der Produktivitaumlt von Gruumlnland von 10 berechnet (USF 2005) und Ershygebnisse der britischen Modellstudie ECCLIPS (Effect of Climate Change on Livestock Production Systems) liegen in einer aumlhnlichen Groumlszligenordnung (DEFRA 2000)

Dagegen wird die zunehmende Sommershytrockenheit insbesondere auf schon heute Feuchte limitierten Boumlden wie insbesonshydere in Regionen Brandenburgs oder Sachsen-Anhalts (s Kap 32 und 33) deutliche Produktionseinbuszligen in der Sommerzeit nach sich ziehen So liegen zB die fuumlr den Landkreis Maumlrkisch-Oderland berechneten Ertragsverluste (ohshyne Beruumlcksichtigung des CO2shyDuumlngeeffektes) fuumlr Kleegras bei 13

(Mirschel et al 2005) Andererseits wird der CO2-Duumlngeeffekt fuumlr Gruumlnlandpflan-zen mit ca 20 Ertragszuwachs bei einemCO2-Anstieg auf 550-700 ppm relativ hoch eingeschaumltzt (vgl Kap 4122) so dass sich auch hier etwaige Ertragsverluste auf Grund von Temperatur- und Nieder-schlagsaumlnderungen zT kompensieren lassen werden Auf die Veraumlnderung der Zusammensetzung der Gruumlnlandvegetation und deren Folgen wurde bereits in dem Kapitel 4122 eingegangen

Sonderkulturen

Fuumlr Deutschland liegen keine konkreten Studien zur Gemuumlseproduktion vor aller-dings lassen sich aus der internationalenLiteratur einige Ergebnisse bzw Trends uumlbertragen Fuumlr die Gemuumlseproduktion unter Gewaumlchshausbedingungen laumlsst sich zB unmittelbar folgern dass die Be-triebskosten bei houmlherer CO2-Konzentration der Auszligenluft sinken koumlnn-ten (NFU 2005) Auch die Heizkosten waumlhrend der kuumlhlen Jahreszeit werden ab-nehmen dagegen wird der Kuumlhlungs- bzw Ventilierungsbedarf waumlhrend heiszliger Perioden zunehmen Fuumlr viele im Freiland gezogene Gemuumlsesorten wird eine Tempe-raturerhoumlhung vorteilhaft sein und voraus-sichtlich dazu fuumlhren dass sich der Gemuuml-seanbau auf bisherig weniger guumlnstige Standorte ausdehnt (Bindi und Howden 2004) Als Folge houmlherer Temperaturen werden die Keimung und auch die vegeta-tive Entwicklung insbesondere von fruumlhemGemuumlse verbessert solange die Tempera-turen unter 25degC bleiben (Peet und Wolf 2000) Eine Temperaturzunahme koumlnnte ferner zu einer besseren Verfuumlgbarkeit von

regional produziertem Waumlrme liebendem Gemuumlse wie zB Tomaten oder Paprika auf dem Markt fuumlhren Fuumlr Gemuumlse mit geringen Waumlrmeanspruumlchen bzw gewis-sen Kaumllteanspruumlchen (Vernalisationsreiz)wie zB Blumenkohl koumlnnte die Produkti-on in den Sommermonaten dagegen auf Grund von Qualitaumltsproblemen zuruumlckge-hen Auch der Krankheitsdruck zB durch Xanthomonas koumlnnte zunehmen (IGER 2003)

Fuumlr den Obstanbau eroumlffnen sich durchden Klimawandel zum Einen Chancen da durch die Erwaumlrmung einerseits zuneh-mend Waumlrme liebende Obstsorten ange-baut werden koumlnnen und andererseits der kommerzielle Obstanbau in bisher klima-tisch dafuumlr nicht geeignete Regionen aus-gedehnt werden koumlnnte (vgl Kap 32 und 334) Allerdings wird durch die anhal-tende Spaumltfrostgefahr der Anbau mediter-raner Fruumlchte wie zB Aprikosen oder Pfirsiche auf besondere Gunstlagen be-schraumlnkt bleiben (muumlndliche Mitteilung Hr Rupp LVWO Baden-Wuumlrttemberg) Dagegen wird sich der Trend zum Anbau suumldlaumlndischer Obstsorten wie zB im Ap-felanbau (Braeburn Fuji) seit einigen Jah-ren zu beobachten weiter fortsetzen An-dererseits wird moumlglicherweise die Spaumlt-frostgefahr und sehr wahrscheinlich der Schaumldlings- und Krankheitsdruck zuneh-men Daruumlber hinaus werden in einigenRegionen auch Extremereignisse wie Ha-gel und Sturmschaumlden aber auch Sonnen-brand durch Zusammenwirken hoher Temperaturen und starker Einstrahlung zunehmen

Wie im Obstbau wird sich auch im Wein-bau der Trend zu Waumlrme liebenden Sorten



und zur Verschiebung moumlglicher Anbaushygrenzen fortsetzen Dies ist fuumlr den Rotshywein insgesamt uumlberwiegend positiv zu bewerten da hier die Anbaueignung houmlshyherwertiger und vom Verbraucher geshyschaumltzter mediterraner Weine wie zB Merlot oder Cabernet Sauvignon erreicht wird Im Weiszligweinanbau koumlnnen zwar auch mehr sonnenverwoumlhnte und alkoholshyreichere Sorten wie zB Chardonnay anshygebaut und damit das Sortenspektrum ershyweitert werden Andererseits wird der abshynehmende Saumluregehalt zu einem Charakshyterverlust traditionsreicher deutscher Weinsorten wie vor allem dem Riesling fuumlhren (Schultz 2005) Auch die Produkshytion von Eiswein wird zunehmend probshylematischer werden Kritisch ist vor allem der erhoumlhte Schaderreger- und Krankshyheitsdruck zu sehen wie bereits unter 433 dargestellt Auszligerdem wird insbeshysondere in Steillagen das Erosionsrisiko bei haumlufigeren Starkregenereignissen nach laumlngerer Trockenheit zunehmen va wenn die Bodenbegruumlnung auf Grund von Wasshysermangel eingestellt werden muss (Ziegshyler 2006 DLR-Rheinpfalz) Voraussichtshylich wird die Bewirtschaftung von Steillashygen bei abnehmenden Niederschlaumlgen waumlhrend der Vegetationsperiode und manshygelnder bzw aufwaumlndiger Wasserversorshygung unrentabel werden

Veredelungswirtschaft

Bisher existieren wenige Untersuchungen oder Modelle zu den moumlglichen Auswirshykungen der Klimaveraumlnderungen auf Nutzshytiere in Deutschland ndash wie auch weltweit (Zebisch et al 2005 DEFRA 2000 Bashyker et al 1993) Wie unter 44 dargelegt

nimmt die Leistungsfaumlhigkeit fuumlr hitzesenshysitive Hochleistungsrassen bereits obershyhalb von 20degC ab dh in einem Temperashyturbereich der bereits unter heutigen sommerlichen Bedingungen erreicht wird Bei zukuumlnftig houmlheren Durchschnittstemshyperaturen und insbesondere haumlufiger aufshytretenden Hitzeperioden ist damit mit einer staumlrkeren Hitzebelastung der Tiere und geringeren Produktivitaumlt in der Veredeshylungswirtschaft zu rechnen

47 Auswirkungen auf den laumlndshylichen Raum

Die Klimaveraumlnderungen wirken sich in mehrfacher Hinsicht auf laumlndliche Raumlume aus zum einen indem sie die Wirtschaftshylichkeit von Einzelbetrieben bestimmten Betriebszweigen oder von Betrieben in bestimmten Regionen beeinflussen Dies kann zu betrieblichen Strukturaumlnderungen bis hin zu Betriebsaufgaben mit unmittelshybaren sozialen und oumlkologischen Auswirshykungen fuumlr den laumlndlichen Raum fuumlhren Daruumlber hinaus uumlbt die Landwirtschaft uumlber die primaumlre Erzeugung von landwirtshyschaftlichen Produkten auch wichtige Sershyvicefunktionen fuumlr Agraroumlkosysteme aus Diese reichen von Regelungsfunktionen zB fuumlr den (Trink-) Wasser- und Stoffshyhaushalt bis hin zur Gestaltung von Kulshyturlandschaften als Lebens- bzw Erhoshylungsraum fuumlr Mensch Fauna und Flora (zB Rounsevell et al 2005) Damit ershygeben sich zahlreiche Interaktionen mit benachbarten Sektoren wie zB der Wasshyserwirtschaft dem Naturschutz der Forstwirtschaft oder dem Tourismus

471 Auswirkungen auf die wirt-schaftliche Entwicklung von landwirtschaftlichen Betrie-ben

Die Betrachtung der Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen auf landwirtschaftli-che Betriebe muss stets im Kontext weite-rer soziooumlkonomischer und oumlkologischer Randbedingungen erfolgen Denn zum einen unterliegt die Landwirtschaft Fakto-ren die einen staumlrkeren Einfluss auf ihre Entwicklung haben als der Klimawandel Hier ist vor allem die Europaumlische Agrar-politik zu nennen die die Landnutzung maszliggeblich bestimmt allerdings sind auchInteraktionen denkbar wenn zB veraumln-derte Produktionsvolumina in der EU auf Grund des Klimawandels zu Aumlnderungen in der europaumlischen Agrarpolitik fuumlhren Auch die Entwicklung auf dem Markt fuumlr erneuerbare Energien hat gewaltige Aus-wirkungen auf den Agrarsektor die sich bereits heute im Landschaftsbild und den Preisen fuumlr Agrarprodukte niederschlagenDurch die zunehmende Flaumlchenkonkur-renz zur Grundnahrungs- und Futtermit-telproduktion wird mit einem weiteren Anstieg der Preise fuumlr Agrarprodukte und zwar insbesondere von tierischen Produk-ten gerechnet (zB Schmidhuber 2006) Ein weiterer wichtiger Faktor ist der seit Jahren zu beobachtende Strukturwandel der zu immer groumlszligeren Schlaumlgen und Be-trieben bei tendenziell immer engeren Fruchtfolgen fuumlhrt Verschaumlrft wird dieser Trend in Zukunft durch den Bevoumllke-rungsschwund im laumlndlichen Raum (Euro-pean Commission 2007) Zum anderen sind auch Auswirkungen auf andere Sek-toren relevant wie insbesondere die Forstwirtschaft den Naturschutz den Tou-

rismus und die Wasserwirtschaft da diese wiederum Ruumlckwirkungen auf die Land-wirtschaft ndash und umgekehrt ndash haben koumln-nen

Generell ist davon auszugehen dass sichdie Produktivitaumlt und damit die Wirt-schaftlichkeit einzelner Betriebe oder auchBetriebszweige veraumlndern wird Verluste sind insbesondere in vulnerablen Regionen zu befuumlrchten oder wenn keine Anpas-sungsmaszlignahmen durchgefuumlhrt werden bzw durchgefuumlhrt werden koumlnnen (s Ka-pitel 5) Dagegen sind in Zukunft auch houmlhere Gewinne moumlglich so dass sich die landwirtschaftliche Produktion voraus-sichtlich in Gunstregionen intensivierenauf weniger guumlnstigen Standorten dagegen extensivieren wird Speziell fuumlr die natio-nale Gemuumlseproduktion koumlnnte sich die Lage verbessern da sich der Marktanteil suumldeuropaumlischen Gemuumlses auf Grund der sich dort zunehmend verschaumlrfenden Was-sersituation verringern duumlrfte Daruumlber hinaus koumlnnte sich die Nachfrage nach bestimmten Produkten die den menschli-chen Organismus bei zunehmendem Hit-zestress nicht so sehr belasten wie zB Obst Gemuumlse oder Milchprodukten und ihren Derivaten steigern die an hochkalo-rischen Lebensmitteln wie zB fettem Fleisch dagegen sinken

472 Auswirkungen auf und Inter-aktionen mit benachbarten Sektoren

Forstwirtschaft

Ebenso wie fuumlr die Landwirtschaft gilt auch fuumlr die Forstwirtschaft dass der Kli-mawandel auf Grund der laumlngeren Vegeta-



tionsperiode und des CO2-Duumlngeeffektes positive Auswirkungen auf die Biomasse- bzw Holzproduktion haben kann Dies um so mehr als der CO2-Duumlngeeffekt bei Baumlumen ndash und zwar insbesondere im Jushygendstadium ndash deutlich houmlher auszufallen scheint als fuumlr landwirtschaftliche Kultushyren (Ainsworth und Long 2005) Allershydings tritt zum Teil noch nach mehreren Jahren ein Akklimatisierungsprozess ein der die anfaumlngliche Wachstumsstimulieshyrung reduziert (Adam et al 2004) Darshyuumlber hinaus bietet die laumlngere Wachstumsshyphase zusammen mit houmlheren Temperatushyren auch Chancen durch den Anbau neuer Arten (Zebisch et al 2005) wobei allershydings die Einbuumlrgerung von Exoten va unter Naturschutzaspekten umstritten ist

Dagegen steigt mit zunehmender sommershylicher Waumlrme und Trockenheit nicht nur der Hitzestress fuumlr die Waumllder auch die Gefahr durch Waldbraumlnde und Schaumldlinge wie zB den Borkenkaumlfer nimmt extrem zu (Zebisch et al 2005 Koumllling und Zimmermann 2007) Besonders gefaumlhrdet sind auch hier wieder die trockenen bzw waumlrmeren Regionen Ost- und Suumldwestshydeutschlands sowie generell Regionen mit wenig angepassten Bestaumlnden Darunter fallen vor allem die ua auf Grund ihrer Schnellwuumlchsigkeit weit verbreiteten Fichshytenforsten die wegen ihrer flachen Wurshyzelteller besonders anfaumlllig gegenuumlber haumlushyfiger auftretenden Extremereignissen wie Stuumlrmen und Starkniederschlaumlgen sowie Trockenstress sind Hinzu kommt dass der Klimawandel wiederum nur ein Faktor unter anderen ist und die meisten Bestaumlnde durch die Luftverschmutzung und den hoshyhen atmosphaumlrischen Stickstoffeintrag ohshynehin einen schlechten Gesundheitszushy

stand aufweisen Dieser ist die Folge der seit den 70er Jahren bekannten bdquoneuartishygen Waldschaumldenldquo die seit 1994 in dem jaumlhrlich erscheinenden nationalen Waldzushystandsbericht (naumlheres dazu unter BMELV 2007b) erfasst werden

In der Forstwirtschaft wurde deshalb schon vor ein paar Jahren ua auf die eshynormen Schaumlden die die Stuumlrme bdquoWibkeldquo und bdquoLotharldquo in den 90er Jahren und kuumlrzshylich Kyrill vor allem in nicht standortanshygepassten Nadelwaumlldern verursachten mit einem Waldumbauprogramm reagiert Dieses sieht neben einem staumlrker geglieshyderten Altersstrukturaufbau der Forste va den Umbau von Nadelwald in artenreicheshyre und widerstandsfaumlhigere Mischwaumllder vor Unter dem Aspekt des Klimawandels sollten dabei insbesondere waumlrmeliebende trockenheitsvertraumlgliche Arten wie zB Eiche99 Hainbuche und (Sommer-) Linde beruumlcksichtigt werden da neben der Fichte selbst die Buche auf Grenzstandorten wie zB in Ostdeutschland zu trockenstressgeshyfaumlhrdet werden koumlnnte (Zebisch et al 2005 Lange 2006) Auf Grund der langen Umtriebszeiten in der Forstwirtschaft muss bereits heute die Grundlage fuumlr den Waldbau Ende des Jahrhunderts gelegt werden zumal meliorative Maszlignahmen wie Duumlngung und Bewaumlsserung im Allshygemeinen nicht praktikabel sind (Koumllling und Zimmermann 2007)

Interaktionen mit der Landwirtschaft ergeshyben sich ua daraus dass viele Landwirte auch Privatwald besitzen Auszligerdem koumlnnte die Aufforstung in Zukunft eine sinnvolle Option fuumlr trockenstressgefaumlhrshy

99 In Zukunft werden zunehmend die klimatischen Anspruumlche der mediterranen Flaumeiche erreicht werden

dete landwirtschaftliche Standorte ndash zB in Brandenburg ndash darstellen Daruumlber hin-aus greift die Forstwirtschaft uumlber die Be-standesverdunstung unmittelbar in denWasserhaushalt einer Region ein und kann zB durch den Umbau von Nadel-waumlldern mit Grasunterwuchs in Misch-waumllder die Grundwasserneubildungsrate in Regionen mit sommerlichem bzw ganz-jaumlhrigem Wassermangel erhoumlhen

Wasserwirtschaft

Folgen der Klimaveraumlnderungen fuumlr die Wasserwirtschaft ergeben sich in erster Linie durch das erhoumlhte Hochwasserrisiko vor allem im Winter und im Fruumlhjahr und die zunehmende Wasserknappheit im (Fruumlh-)Sommer bzw waumlhrend der Haupt-vegetationsperiode insbesondere in Teilen Ostdeutschlands (Zebisch et al 2005) Auch eine Verschlechterung der Trink-wasserqualitaumlt ist bei abnehmenderGrundwasserbildung houmlheren Wasser-temperaturen und uU erhoumlhter Belastung aus der Landwirtschaft denkbar

Interaktionen mit der Landwirtschaft erge-ben sich damit einerseits durch die Moumlg-lichkeit Hochwasserspitzen durch die Be-reitstellung von Retentionsflaumlchen zu ver-ringern und so Schaumlden zu vermeiden bzw zu mildern Auch Maszlignahmen die die Infiltrationskapazitaumlt der oftmals durch schweres Arbeitsgeraumlt verdichteten Boumlden verbessern dienen letztendlich diesemZiel wie zB von Schnug und Haneklaus (2002) fuumlr den oumlkologischen Anbau nach-gewiesen werden konnte (s auch Kapitel 3521) Dieses Konzept des dezentralen Hochwasserschutzes koumlnnte mit haumlufige-

rem und houmlherem Hochwasserrisiko100

wichtiger werden und wird in Fachkreisen zunehmend diskutiert (DWA 2006 Berz und Kron 2005) In diesem Zusammen-hang ist auch die Kontamination von landwirtschaftlichen Flaumlchen bei Hoch-wasser zu beruumlcksichtigen was ua in dem geplanten Sonderforschungsbereich bdquoRisikobeherrschung von Natur- und Zivi-lisationsgefahren fuumlr Infrastruktur und Umweltldquo an der TU Braunschweig unter-sucht werden soll

Andererseits sind landwirtschaftliche Flauml-chen wichtig fuumlr die Grundwasserneubil-dung Auszligerdem kann die Landwirtschaft ihren Wasserbedarf durch effizientere Be-waumlsserungssysteme bzw durch den Anbau wassersparender Kulturen bei mangelnder Wasserverfuumlgbarkeit reduzieren Auch die Anlage von Wasserreservoiren und weite-re Maszlignahmen zur Ruumlckhaltung des Was-sers in der Landschaft sind moumlgliche Opti-onen Weitere Interaktionen ergeben sich mit der Forstwirtschaft die durch den Umbau von Nadel- zu Laub- und Misch-wald die Grundwasserneubildungsrate po-sitiv beeinflussen kann (so)

Naturschutz

Wie bereits verschiedentlich erwaumlhnt fuumlhrt die Klimaerwaumlrmung neben der Verlaumlnge-rung der Vegetationsperiode und dem Vorverlegen von phaumlnologischen Phasen auch zu einer Arealverschiebung bzw Er-weiterung bisher waumlrmelimitierter Artensofern eine Wanderung moumlglich ist (IPCC

100 Integrationskonzepte fuumlr Raumplanung Flaumlchen-management und Landbewirtschaftung waren zB auch Thema der wissenschaftlichen Fachtagung derUniversitaumlt Bonn zum Hochwasserschutz im Novem-ber 2006



2002 Leuschner und Schipka 2004) Dashybei stellen Bergregionen haumlufig Inseln ohshyne Ruumlckzugsmoumlglichkeiten dar (Flannery 2006) Neben Ausbreitungsschranken tritt als Bedrohung eine Desynchronisation von Nahrungsketten sowie Veraumlnderungen im Konkurrenzverhalten da unterschiedliche Arten verschieden auf die Klimaerwaumlrshymung reagieren (Parmesan und Yohe 2003 Cleland et al 2006 Pampus 2005 Morecroft und Paterson 2006)

In der Vergangenheit ist generell eine Abshynahme kaumlltetoleranter und eine Zunahme waumlrmetoleranter Arten beobachtet worden ndash ein Trend der sich in Zukunft verstaumlrken duumlrfte (EEA 2004) wobei die Auswirshykungen auf Biodiversitaumlt und Oumlkosysteme bisher nur ansatzweise abgeschaumltzt werden koumlnnen (Walther et al 2002 Thomas et al 2004 IPCC 2007b) Dabei sind insbeshysondere Arten mit limitierten Habitat- und Klimaanspruumlchen oder denen die Erwaumlrshymung zu schnell geht vom Aussterben bedroht So rechnen pessimistische Szenashyrien mit einem Artenverlust von 60 bei einer Erwaumlrmung um 3degC bis Ende des 21 Jahrhunderts (Flannery 2006) und von 18shy24 bei gemaumlszligigteren Szenarien (Thomas et al 2004) Fuumlr Landvoumlgel koumlnnten ca 10 bis 20 der Arten durch den Wandel ihrer Lebensraumlume durch Klimawandel und Landnutzungsaumlnderungen gefaumlhrdet sein (Jetz et al 2007) Allerdings wurde in der Studie nicht die Moumlglichkeit einbeshyzogen dass die Voumlgel auf andere Lebensshyraumlume ausweichen Besonders betroffen sind dabei generell Arten am Rand ihres Verbreitungsgebietes (CIRCLE 2006)

Fuumlr den Erhalt der Biodiversitaumlt ist deshalb ua die Vernetzung von Habitaten durch

das Vorhandensein bzw die Schaffung von Korridoren zwischen Schutzgebieten und anderen natuumlrlichen Lebensraumlumen von entscheidender Bedeutung ndash Konzepshyte die im Naturschutz zunehmend beruumlckshysichtigt werden (zB Initiative des BfN bdquoBiodiversitaumlt und Klima ndash Vernetzung der Akteure in Deutschlandldquo s dazu auch Anhang 2) Eine wichtige Rolle kann dashybei die Landwirtschaft spielen zB durch die Vernetzung von natuumlrlichen Arealen durch Hecken und aumlhnliche Ackerrandshystrukturen (Agroforstsysteme) die gleichshyzeitig als Erosionsschutz fungieren und Verdunstungsverluste verringern Daruumlber hinaus ist die Landwirtschaft auch von Veraumlnderungen in der heimischen Fauna und Flora durch die Desynchronisation von Nahrungsketten sowie Veraumlnderungen von Gleichgewichten ua zwischen Schaumldlingen und Nuumltzlingen betroffen (s dazu auch Kapitel 432) Auszligerdem gashyrantiert eine hohe biologische Diversitaumlt eine nachhaltige Landwirtschaft indem genetische Vielfalt fuumlr zukuumlnftige Produkshytionsbedingungen erhalten wird (Walls 2006)

Tourismus

Waumlhrend der Wintersporttourismus in den tieferen Lagen der Alpen und den deutshyschen Mittelgebirgsregionen bereits heute beginnt uumlber Alternativangebote101 zu dem klassischen bdquoweiszligen Urlaubldquo nachzushydenken wird der Badetourismus an den Kuumlsten und Seen von den steigenden Temperaturen und geringeren Niedershyschlaumlgen im Sommer profitieren (Zebisch

101 ZB aus dem boomenden Wellnesssektor gefuumlhrshyte Touren etc

et al 2005) Von dem insgesamt bdquoschoumlne-ren Urlaubswetterldquo in Deutschland und der Verschlechterung der Wetteraussichten bisheriger Anbieter aus dem Mittelmeer-raum in dem es im Sommer in Zukunft voraussichtlich zu heiszlig werden wird koumln-nen unter Umstaumlnden auch landwirtschaft-liche Betriebe profitieren die in die not-wendige Infrastruktur fuumlr einen bdquoUrlaub auf dem Bauernhofldquo investieren Dies dient gleichzeitig dem Prinzip der Pro-duktdiversifizierung zur Risikominimie-rung (s Kapitel 5)

5 Anpassungsmaszlignahmen der Landwirtschaft an den Klimawandel

Neben dem Klimaschutz dh der Mitiga-tion von Treibhausgasemissionen ist mitt-lerweile die Anpassung an die Klimaver-aumlnderung auf der politischen und zuneh-mend auch administrativen Tagesordnung (zB KOM(2007) 354) Dabei wird in der Klimafolgenforschung mittlerweile ver-staumlrkt davon ausgegangen dass die zu-nehmende Variabilitaumlt des Klimas insbe-sondere verstaumlrkt auftretende Klimaextre-me wie Hitze- und Duumlrreperioden eine ebenso groszlige wenn nicht groumlszligere Heraus-forderung darstellen wird als ansteigende Durchschnittstemperaturen (IPCC 2007b EEA 2004 Wheeler et al 2000 Pfeifer et al 2002) Neben der Ausarbeitung ei-ner nationalen Anpassungsstrategie wer-den mit wachsender Betroffenheit durch den Klimawandel eine Reihe von regiona-len Projektverbuumlnden gebildet die ua die Anpassung der Landwirtschaft an bereits zu beobachtende und kuumlnftige Klimaver-

aumlnderungen zum Ziel haben (s dazu auch Kap 61) Dabei muumlssen die verschiede-nen Ebenen der landwirtschaftlichen Pro-duktion von der Auswahl der einzelnen Kultur bis hin zum gesamtbetrieblichenManagement sowie vor- und nachgelager-te Produktionszweige und der internatio-nale Agrarhandel betrachtet werden Da es sich bei der Diskussion um Anpassung an den Klimawandel um ein relativ junges sich dynamisch entwickelndes Themenge-biet handelt gibt es eine Vielzahl von neuen Begriffen die zum Teil auch unter-schiedlich gebraucht werden (zB OECDIEA 2006 Kurukulasuriya und Rosenthal 2003)

Kategorien von Anpassungsmaszlignahmen

Bei den Anpassungsmaszlignahmen werden zB autonome oder auch spontane Anpas-sungen von geplanten unterschieden(OECD 2002) Waumlhrend erstere sich im Allgemeinen auf den privaten Sektor be-ziehen und uumlberwiegend reaktiver (expost) Natur sind handelt es sich bei zwei-teren meist um vorausschauende (ex ante) Maszlignahmen der oumlffentlichen Hand (Kuru-kulasuriya und Rosenthal 2003) Nach dem IPCC Bericht von 2001 gibt es bisher wenig Beweise dass spontane Anpas-sungsmaszlignahmen tatsaumlchlich zu effizien-ten und effektiven Anpassungen an Risi-ken des Klimawandels fuumlhren da die ein-zelnen Stakeholder102 in ihren Entschei-dungen subjektiven Kriterien Erfahrungen und Praumlferenzen unterliegen Auch Johns-ton und Chiotti (2001) betonen die Schwierigkeit auf Grund der Uumlberlage-

102 Interessenvertreter Akteure Begriff der sich in der partizipativen Forschung eingebuumlrgert hat


163Anpassungsmaszlignahmen der Landwirtschaft an den Klimawandel

rung klimatischer durch soziooumlkonomishysche oder auch historisch-kulturelle Rahshymenbedingungen die bdquorichtigeldquo Entscheishydung zu treffen ndash selbst wenn der Klimashywandel als solcher erkannt wurde Dageshygen fand eine Studie in England heraus (ADAS 2005 zitiert in NFU 2006) dass die effektivsten Anpassungsmaszlignahmen von Landwirten durchgefuumlhrt wurden Alshylerdings ist die Effektivitaumlt von Anpasshysungsmaszlignahmen nur schwer zu messen (OECDIEA 2006) insbesondere wenn es sich um vorausschauende Maszlignahmen handelt Generell werden adaptive Initiatishyven vor allem in Sektoren mit einem kurshyzen bis mittelfristigen Planungshorizont bzw Umlegungsrate von Investitionen ergriffen Fuumlr die Planung und Umsetzung langfristiger Anpassungsmaszlignahmen koumlnnte dagegen die Unterstuumltzung durch entsprechende Institutionen bzw die Schaffung geeigneter Rahmenbedingunshygen notwendig werden

So werden Anpassungsmaszlignahmen haumlufig auch erst durch klare Signale der Maumlrkte und Institutionen ermoumlglicht da Klimashywandel fuumlr die Landwirtschaft ia nur ein Kriterium unter anderen ist (Lemmen und Warren 2004) Bisher haben zB in der Europaumlischen Union Aumlnderungen in der Subventionspolitik deutlich groumlszligere Ausshywirkungen auf die Landwirtschaft als der Klimawandel Am erfolgreichsten sind deshalb immer Anpassungmaszlignahmen die den Klimawandel im Gesamtkontext beshytrachten und unabhaumlngig von Klimaaumlndeshyrungen zur Verbesserung der landwirtshyschaftlichen Oumlkonomie beitragen so geshynannte bdquoWin-Winldquo- oder auch bdquono regretldquo Adaptionen (zB Lemmen und Warren 2004 Kurukulasuriya und Rosenthal

2003) Weitere Unterscheidungsmoumlglichshykeiten sind temporaumlrer bzw raumlumlicher Natur wie zB kurz- mittel- und langshyfristige und lokale bzw regionale oder nationale Anspassungsmaszlignahmen etc So erfordert die zunehmende Klimavariashybilitaumlt nach Kurukulasuriya und Rosenthal (2003) zB kurzfristige die Klimaaumlndeshyrung dagegen langfristige adaptive Maszligshynahmen

Klein (2004) untergliedert ferner in die bdquofacilitating adaptationldquo die durch die Bereitstellung von Ressourcen finanzieller oder sonstiger zB informativer Art Anshypassung ermoumlglicht waumlhrend die bdquoimpleshymenting adaptationldquo die konkreten Aumlndeshyrungen im (operativen) Verhalten bezeichshynet Fuumlr den gleichen Sachverhalt werden auch die Begriffspaare weiche und harte Anpassungsmaszlignahmen verwandt (OECDIEA 2006) Ein moumlgliches Dishylemma kann aus der unterschiedlichen Skala dieser beiden Prozesse resultieren da es sich bei den unterstuumltzenden Orgashynen im Allgemeinen um uumlberregionale Institutionen handelt waumlhrend die tatsaumlchshylichen Anpassungsmaszlignahmen auf der regionalen bis lokalen Ebene umgesetzt werden muumlssen fuumlr die haumlufig noch gar keine ausreichend genauen Projektionen zur Klimaveraumlnderung vorliegen

51 Anpassung des Pflanzenbaus an Klimaveraumlnderungen

Die einheimische Landwirtschaft kann sich an mittlere Klimaaumlnderungen dh houmlhere mittlere Temperaturen und gerinshygere Sommer ndash bei gleichzeitig erhoumlhten Winterniederschlaumlgen mit einer Reihe von

kurz- bis mittelfristigen ndash fuumlr holzige Son-derkulturen auch laumlngerfristigen ndash Maszlig-nahmen anpassen Waumlhrend einige Anpas-sungen selbstaumlndig (autonom) und weitge-hend kostenneutral von den Landwirten durchgefuumlhrt werden koumlnnen benoumltigen laumlngerfristige insbesondere strukturelle Maszlignahmen haumlufig Vorgaben seitens der Wissenschaft Politik und Verwaltung um die Anpassungskapazitaumlt des Agrarsektors gezielt zu foumlrdern (zB Olesen 2007) Anpassungsmaszlignahmen an die zuneh-mende Klimavariabilitaumlt sind schwierigerzu realisieren Hier koumlnnten in Zukunft eventuell staatlich subventionierte Mehr-gefahrenversicherungen fuumlr die Landwirt-schaft gefordert sein wie sie bereits in ei-nigen Laumlndern zB den USA existieren In Tabelle 12 sind einige Maszlignahmen mitihrem zeitlichen Umsetzungshorizont auf-gefuumlhrt

Tabelle 12 Anpassungsmaszlignahmen an denKlimawandel durch die Landwirtschaft und dieDauer der Umsetzung (veraumlndert nach Reilly 1995)

Maszlignahme Dauer(Jahre)

Sortenauswahl 3-14

Sortenentwicklung 8-15

Einfuumlhrung neuer Sorten (zB me- 15-30 diterrane Weinsorten)

Bewaumlsserungssysteme Dammbau 50-100

Bewaumlsserungsmaschinen 20-25

Anpassung von Duumlnge- und Pflan- 10 zenschutzregime

Erschlieszligung von Neuland 3-10

Aumlnderung von Transportsystemen 3-5

Versicherungen

511 Anpassungsmaszlignahmen von Seiten der landwirtschaftli-chen Betriebe

Fuumlr den Landwirt ergeben sich verschie-dene Moumlglichkeiten sich an diese Aumlnde-rungen anzupassen und so klimabedingte Ertrags- und Qualitaumltseinbussen zu ver-hindern oder zumindest abzumildern bzw sich neu eroumlffnende Potentiale zu nutzen Dazu zaumlhlen neben einem gezielten Hu-musaufbau zB die Aumlnderung von Aus-saatterminen der Anbau von anderen Sor-ten oder sogar anderen Kulturen die An-passung des Duumlnge- und Pflanzenschutz-regimes und der Bodenbearbeitung ein-schlieszliglich Aumlnderungen in der Fruchtfolge und der Ausbau von Bewaumlsserungsanlagen (Reilly und Schimmelpfennig 1999 DEFRA 2000 Rosenzweig und Hillel1998c Abildtrup und Gylling 2001 Ze-bisch et al 2005 Kurukulasuriya und Rosenthal 2003 IPCC 2007b) Dabei muumlssen die Einzelmaszlignahmen aufeinander abgestimmt werden um einen gesamtbe-trieblichen Ablauf zu gewaumlhrleisten und generell die naturraumlumlichen und agrar-strukturellen Potentiale und Limitationen der jeweiligen Region beruumlcksichtigt wer-den (s Kap 32 und 33)

minus Anpassung der Aussaattermine Saat-dichte Reihenabstand und Fruchtfol-ge Die Verlaumlngerung der Vegetati-onsperiode ermoumlglicht zum einen den Anbau von spaumlt reifenden Sorten mit einem houmlheren Ertragspotential (Reil-ly und Schimmelpfennig 1999) wie zB Koumlrnermaissorten mit hohem Waumlrmesummenbedarf (IGER 2003) Zum anderen koumlnnte der Anbau zwei-



er Hauptkulturen103 innerhalb einer Vegetationsperiode moumlglich werden sofern der Wasserbedarf gedeckt werden kann Weitere Aumlnderungen in der Fruchtfolge ergeben sich aus dem verstaumlrkten Anbau von Winterungen die bei Vorsommertrockenheit eine effizientere Wasserausnutzung ershymoumlglichen Durch die Verringerung von Bracheflaumlchen im Winter redushyziert dieser gleichzeitig das Erosionsshyrisiko (Bayerisches Landesamt fuumlr Umwelt 2007) Im Fall der Zuckershyruumlbe verlangen immer waumlrmere Winshyter und fruumlh einsetzende milde Fruumlhshyjahrstemperaturen sogar regelrecht nach der Innovation bdquoWinterruumlbeldquo (Koch 2007) Dieser Trend koumlnnte ausgepraumlgtere Arbeitsspitzen nach sich ziehen und ist von der Disponibishylitaumlt von Maschinen und Arbeitskraumlfshyten abhaumlngig Im Fruumlhjahr koumlnnte die Aussaat von Sommerkulturen (Somshymergetreide Freilandgemuumlse etc) fruumlher erfolgen was gleichzeitig Ershytragsverluste durch Hitze- und Troshyckenheit im Hochsommer vermeiden hilft Auch die Verringerung der Beshystockungsdichte kann Trockenstress reduzieren Winterkulturen werden dagegen voraussichtlich spaumlter ausgeshysaumlt werden muumlssen um Schaumlden durch hohe Saatbeettemperaturen und Auswinterung bei einer rascheren Vegetationsentwicklung im Herbst und Risiken von Krankheitsuumlbertrashygungen zB bei Winterweizen zu reduzieren (IGER 2003) Die rascheshy

Insbesondere bei Anbau von nachwachsenden Rohstoffen die bereits vor Erreichen des Reifestadishyums geerntet werden koumlnnen

re Pflanzenentwicklung im Herbst ershyhoumlht nicht nur das Risiko durch Krankheits- und Schaumldlingsbefall auch durch den houmlheren N-Bedarf steigen die Produktionskosten die nicht immer durch houmlhere Ertraumlge geshydeckt werden koumlnnen (Boumlse 2003) Dagegen ist eine gute Wurzelausbilshydung im Herbst fuumlr eine rasche Fruumlhshyjahrsentwicklung vorteilhaft so dass unter Beruumlcksichtigung dieser beiden Kriterien der optimale Saattermin geshyfunden werden muss Bei fruumlherem Raumlumen der Sommerkulturen und spaumlterer Aussaat der Winterkulturen sind die landwirtschaftlichen Flaumlchen wiederum laumlnger ohne eine schuumltzenshyde Vegetationsdecke was die Anfaumllshyligkeit gegenuumlber Wind- und Wassershyerosion erhoumlht Anpassungsmaszlignahshymen koumlnnen konservierende Bodenshybearbeitung oder bei ausreichender Wasserversorgung der Anbau von Zwischenfruumlchten darstellen

minus Anbau anderer Sorten Zur Vermeishydung von Ertragsausfaumlllen und Qualishytaumltseinbuszligen auf Grund von zunehshymendem Trocken- und Hitzestress im Sommer gibt es verschiedene Strateshygien einmal diesen durch die Vorshyverlegung des Aussaattermins und den Anbau fruumlhreifer Sorten zu vershymeiden die so genannte bdquoescapeldquoshyStrategie ein weiterer Vorteil dieser Sorten ist dass sie durch die verkuumlrzshyten Entwicklungsphasen weniger Wasser verbrauchen Zum anderen hitze- und trockenheitstolerante Sorshyten (bzw Arten) zu verwenden Bei Sommertrockenheit kann auch der Einsatz tief wurzelnder Kulturen wie

103

zB verschiedener Graumlser eine Louml-sung darstellen diese helfen gleich-zeitig den Boden gegen Erosion zu stabilisieren (BBSRC 2006) Auch Roggen zeichnet sich durch eine hoheLeistungsfaumlhigkeit seines Wurzelsys-tems aus was ihm in Zukunft einen Wettbewerbsvorteil in der Fruchtfol-ge einraumlumen koumlnnte nachteilig wirkt sich dagegen seine Sensitivitaumlt ge-genuumlber hohen Temperaturen aus (s dazu auch Kap 331) Da die meisten Saatgutunternehmen international o-perieren gibt es fuumlr die Hauptanbau-kulturen in der Regel eine Fuumllle von Sorten mit verschiedenen Charakte-ristika (Reilly und Schimmelpfennig 1999) ua Trockenstressresistenz bei guter Ertragsleistung wie zB im Fal-le vieler Hybridsorten Allerdings ist die Verwendung von Sorten aus ande-ren Klimabereichen nicht immer problemlos moumlglich da sich neben Klimafaktoren auch haumlufig Boden- und Managementparameter unter-scheiden Bei gleichzeitig staumlrkerenNiederschlaumlgen werden in Zukunftvoraussichtlich auch lagerresistentere Ackerkulturen vermehrt nachgefragt werden Insgesamt wird die zuneh-mende Klimavariabilitaumlt die Verwen-dung robusterer Sorten erfordern Da-durch koumlnnte in Zukunft wieder der Anbau von Sommergerste interessan-ter werden die eine weitgehende Er-tragsstabilitaumlt auch unter extremen klimatischen Bedingungen aufweist (s auch Kap 331 bzw 335) Au-szligerdem koumlnnte bei weiterhin steigen-den Wintertemperaturen der Vernali-sationsbedarf einiger landwirtschaftli-

cher Kulturen ndash wie zB von Blu-menkohl (IGER 2003) ndash nicht mehr gewaumlhrleistet sein was neben Anpas-sungen in der Zuumlchtung die Verwen-dung von Sorten mit einem geringe-ren Vernalisationsbedarf bzw den Wechsel von Winter- zu Sommerkul-turen notwendig machen koumlnnte

minus Anbau anderer Kulturen Generell wird im Zuge der Klimaerwaumlrmung mit einer Ausdehnung bisher waumlrme-limitierter Kulturen gerechnet und den darin implizierten Aumlnderungen fuumlr das Betriebsmanagement und die Bodenfruchtbarkeit (Kurukulasuriya und Rosenthal 2003) Fuumlr Deutsch-land bedeutet dies zunaumlchst die (wei-tere) Ausbreitung Richtung Norden und in houmlhere Lagen von Kulturen die bereits heute in waumlrmeren Regio-nen angebaut werden wie zB (Koumlr-ner-) Mais Sonnenblumen oder Wein Dabei koumlnnte der zunehmende Anbau von Futtermais die Abhaumlngig-keit von Futtermittelimporten in der Veredelungsindustrie verringern Auch Kulturarten fuumlr die die bisheri-gen klimatischen Bedingungen in Deutschland Grenzlagen darstellten koumlnnten in Zukunft anbauwuumlrdig werden wie zB Durumweizen oder Winterhafer (Christen 2007) letzte-rer koumlnnte zunehmend den tempera-tursensitiven Sommerhafer ersetzen der zudem eine geringe Wassernut-zungseffizienz aufweist (s auch Kap 331) Neben Durumweizen koumlnnte auch der Anbau von houmlherwertigem Weizen (A- E-) in den noumlrdlicheren Bundeslaumlndern moumlglich und in Ab-haumlngigkeit von den Deckungsbeitrauml-



gen attraktiv werden Im Biomasseshyanbau wird das Spektrum der angeshybauten Kulturen kontinuierlich mit waumlrmeliebenden schnellwuumlchsigen und moumlglichst wassereffizienten (C4-) Arten erweitert werden wie z B Sushydangras oder Hirse Inwieweit frostshyempfindliche Kulturen wie zB Soja oder auch mediterrane Obstbaumlume (zB Aprikose) in Zukunft problemshylos angebaut werden koumlnnen ist noch umstritten Die Erhoumlhung des Anteils perennierender Arten kann dazu beishytragen Erosion Auswaschung und Bodendegradation zu reduzieren (Hertstein et al 1994) In Folge dieshyses Wandels im Kulturartenspektrum wird sich das Landschaftsbild veraumlnshydern was Auswirkungen fuumlr die einshyheimische Fauna und Flora nach sich zieht

minus Anpassung der Bodenbearbeitung Auch der Verzicht auf wendende Boshydenbearbeitung kann dazu beitragen zunehmenden Trockenstress zu redushyzieren konservierende Systeme vershymindern nicht nur die Evaporation sondern erhoumlhen auch die Wassershyspeicherkapazitaumlt des Bodens nach Niederschlagsereignissen durch Hushymusaufbau im Oberboden Durch die Bedeckung des Bodens mit einer in der Regel staumlrker reflektierenden Mulchschicht verbessert sich auszligershydem das Mikroklima in Bodennaumlhe und eine Uumlberhitzung oberflaumlchennashyher Bodenschichten einschlieszliglich Pflanzenwurzeln kann unterbunden werden Gleichzeitig wird die Anfaumllshyligkeit des Oberbodens gegenuumlber Wind- und Wassererosion verringert

(Reilly und Schimmelpfennig 1999) Allerdings steht dem Verbleib bzw dem Einarbeiten von Ernteruumlckstaumlnshyden auf dem Feld zunehmend deren energetische Nutzung in Biogasanlashygen entgegen (Bayerische Landesanshystalt fuumlr Umwelt 2007) Bei engen Fruchtfolgen kann bei reduzierter Boshydenbearbeitung zudem ein staumlrkerer Krankheitsdruck zB von Fusariumshypilzen sowie generell Fuszligkrankheiten problematisch werden Auf Grund des steigenden Unkrautdruckes sind haumlushyfig auch houmlhere Herbizidanwendunshygen notwendig die sich ua auf mikshyrobiologische Umsetzungsprozesse im Boden negativ auswirken Weitere unguumlnstige Folgen die die Anwenshydung dieser Technik in Frage stellen koumlnnen sind die hohen Kosten der Maschinen104 sowie ihr Gewicht das sie ungeeignet fuumlr verdichtungsgeshyfaumlhrdete Boumlden macht (Johnston und Chiotti 2000) In speziellen Faumlllen kann zur Aufnahme von Niedershyschlagswasser dagegen auch eine tief lockernde Bodenbearbeitung bei anshyschlieszligender Festigung des Oberboshydens zur Unterbindung des Aufstiegs von Kapillarwasser sinnvoll sein (Schoumlnberger 2004) Weitere Konseshyquenzen fuumlr die Bodenbearbeitung koumlnnen sich aus vernaumlssten Flaumlchen im Herbst bzw Winter ergeben die das Befahren der Felder unmoumlglich machen (IGER 2003)

minus Wasserversorgung und Be- bzw Entshywaumlsserungssysteme Wo bereits Beshywaumlsserungssysteme installiert sind ist

104 Abhilfe koumlnnen hier Maschinenringe schaffen

voraussichtlich mit einem steigenden Wasserverbrauch und damit houmlheren Produktionskosten zu rechnen um den zusaumltzlichen Wasserbedarf der Pflanzen wie zB von Zuckerruumlben (IGER 2003) oder auch Kartoffeln bei houmlheren Temperaturen zu decken (Reilly und Schimmelpfennig 1999) Weitaus kostspieliger und damit vor-aussichtlich an die Bereitstellung von Foumlrdermitteln gebunden ist die Neu-installation von kuumlnstlicher Bewaumlsse-rung ndash vorausgesetzt diese ist bei ge-nerell steigendem Wasserbedarf aller Sektoren und uU sinkenden Grund-wasserstaumlnden uumlberhaupt moumlglich Die Verwendung neuester Technolo-gie zB in der Troumlpfchenbewaumlsserung hilft hier den Wasserverbrauch zu re-duzieren und gleichzeitig die Gefahr durch Versalzung und Pilzbefall (NFU 2005 Ontario Forest Research Institute 2003) zu minimieren Eva-porationsverluste koumlnnen auch durch naumlchtliche Nutzung (Rosenzweig und Hillel 1998c NFU 2005) und durch Windschutzhecken (Abildtrup und Gylling 2001) verringert werden E-benso kann die Wasserverfuumlgbarkeit fuumlr landwirtschaftliche Kulturen durch den Ruumlckbau von Drainagesys-temen bei gleichzeitiger Verbesse-rung der Wasseraufnahmekapazitaumlt des Bodens erhoumlht werden Eine wei-tere Option stellt die Speicherung von Wasser (Kurukulasuriya und Rosen-thal 2003) die Trennung von saube-rem und gebrauchtem Wasser die Sammlung von Regenwasser und Wasserrecycling dar Wenn auch in Deutschland die Situation nicht so

kritisch ist wird weltweit 70 des Suumlszligwassers fuumlr die Bewaumlsserung landwirtschaftlicher Flaumlchen benutzt so dass in Zukunft alle Einsparpoten-tiale ausgeschoumlpft werden muumlssen um drohende Nutzungskonflikte zu entschaumlrfen (zB Spiegel-online 240107) Umgekehrt muss bei er-houmlhter Gefahr durch Staunaumlsse in den Herbst- und Wintermonaten eventuell verstaumlrkt in Drainagesysteme inves-tiert werden (NFU 2005) bei Hoch-wassergefahr auch der Abfluss von houmlher gelegenen Flaumlchen reduziert werden

minus Anpassung sonstiger Inputgroumlszligen Da die Pflanzen nur dann von dem CO2-Duumlngeeffekt profitieren koumlnnen wenn sie ausreichend Naumlhrstoffe fuumlr ein staumlrkeres Wachstum zur Verfuumlgung haben ist eine Anpassung der Duumln-gerapplikation und wahrscheinlich auch der Duumlngerzusammensetzung notwendig Waumlhrend in der Literaturim Allgemeinen auf die Notwendig-keit einer erhoumlhten N-Zufuhr hinge-wiesen wird (zB Reilly und Schim-melpfennig 1999 Porter und Steffen 2004) gehen Ghannoum et al (2007) davon aus dass fuumlr C3-Pflanzen bei houmlherer atmosphaumlrischer CO2-Konzentration voraussichtlich houmlhere P-und niedrigere N- und Zn-Konzentrationen benoumltigt werden Die Auswirkungen auf die Versorgung mit anderen Naumlhrstoffen sind dagegen noch weitgehend unbekannt Da houml-here (N-)Duumlngergaben durch das ver-staumlrkte Wachstum den Wasser-verbrauch erhoumlhen muss hier ein Gleichgewicht gefunden werden



Laumlngere Trockenphasen verbunden mit einer houmlheren Intensitaumlt einzelner Niederschlagsereignisse erschweren voraussichtlich die Ausbringung und Wirksamkeit von Duumlnge- wie auch anderen Betriebsmitteln Insbesondeshyre Phosphor ist bei Trockenheit schlecht pflanzenverfuumlgbar Die platshyzierte Applikation zB im so genannshyten CULTAN-Verfahren105 das gleichzeitig die Bearbeitungsintensitaumlt reduziert koumlnnte hier einen Ausweg darstellen Mit dem optimierten Einshysatz von Betriebsmitteln bei gleichshyzeitig verringerter Umweltbelastung beschaumlftigt sich das Arbeitsgebiet bdquoprecision farmingldquo dessen moderne Technologie allerdings noch nicht in bedeutendem Umfang in der landshywirtschaftlichen Praxis uumlbernommen wird (Lilienthal et al 2004) Ein houmlshyherer Krankheits- Unkraut- und Schaumldlingsdruck wird wahrscheinlich zu einem intensiveren Einsatz von Pflanzenschutzmitteln im konventioshynellen Anbau fuumlhren Eine moumlgliche Abhilfe koumlnnte hier die Foumlrderung des Integrierten Pflanzenschutzes darstelshylen (Krukulasuriya und Rosenthal 2003) Gleichzeitig muss die Wirkshysamkeit von Pflanzenschutzmitteln unter veraumlnderten Umweltbedingunshygen uumlberpruumlft werden Im biologishyschen Anbau koumlnnte uU das Befallsshyrisiko zunehmen Dagegen werden die Trocknungskosten bei Getreide bei niedrigerer Luftfeuchte waumlhrend der Erntezeit geringer ausfallen

105 ldquoControlled Uptake Long Term Ammonium Nutrishytionrdquo

minus Diversifizierung Die Diversifizierung von landwirtschaftlichen Produkten bis hin zu auszligerlandwirtschaftlichen Aktivitaumlten wie zB Angebote fuumlr den Tourismussektor ist generell eine Moumlglichkeit das Betriebsrisiko zu senken dies gilt insbesondere in Hinshyblick auf die zunehmende Klimavarishyabilitaumlt und zunehmenden Krankheits- und Schaumldlingsdruck (Zebisch et al 2005 s auch Portfoliotheorie der Wirtschaftswissenschaften) Allershydings zeigt sich in der modernen Landwirtschaft ein Trend zu einer Spezialisierung auf immer weniger Produkte um kostenguumlnstiger zu proshyduzieren der sich nur schwer wird umkehren lassen (Bradshaw et al 2004 Skees et al 1999) Eine weiteshyre Moumlglichkeit der Einkommensdishyversifizierung ist der Verkauf eigener bzw selbst verarbeiteter Produkte beispielsweise durch hofeigene Dishyrektvermarktung

minus Monitoring Um eine effektive Anshypassung zu gewaumlhrleisten sollten Managementplaumlne erstellt werden

Neben diesen uumlberwiegend fuumlr den Ackershybau geeigneten Anpassungsmaszlignahmen existieren auch verschiedene Moumlglichkeishyten Sonderkulturen wie zB den Weinanshybau an die Klimaveraumlnderungen anzupasshysen waumlhrend extreme Steillagen in Zushykunft zunehmend unrentabel werden koumlnnshyten kann mit Hilfe einer Flexibilisierung der Bodenbewirtschaftung Wasser effishyzienter genutzt werden Ferner ist eine houmlshyhere Langlebigkeit der Weinstoumlcke anzushystreben da alte Reben durch den hohen Altholzanteil und ihr besser ausgebildetes

Wurzelsystem weniger trockenstressge-faumlhrdet sind Mit Hilfe von Blattduumlngung kann im Sommer zusaumltzlich auf den ver-aumlnderten Naumlhrstoffhaushalt reagiert wer-den (Schultz et al 2005)

Spezielle Maszlignahmen auf Trockenstand-orten

Auf trockenstressgefaumlhrdeten (Acker-)Standorten (va Brandenburgs und Sach-sen-Anhalts s Schindler et al 2007) koumlnnen eine ganze Reihe von Maszlignahmen ergriffen werden um einen moumlglichst sparsamen Umgang mit der Ressource Wasser zu erreichen (Schoumlnberger 2004)

1 Der Boden muss die Niederschlaumlge aufnehmen koumlnnen Neben der konservierenden Bodenbearbeitung kann dabei in Abhaumlngigkeit von den Standortbedingungen auch ei-ne tiefe Bodenlockerung sinnvoll sein um die Infiltration des Nie-derschlagswassers zu foumlrdern Wichtig ist die anschlieszligende Wie-derverfestigung um Hohlraumlume zu verfuumlllen und die Kapillaritaumlt zuerhalten

2 Vermeidung unnoumltiger Bodenbear-beitung Jede Bodenbearbeitung kostet Wasser und sollte deshalb so sparsam wie moumlglich eingesetzt werden

3 Foumlrderung des WurzelwachstumsEine tiefe Lockerung kann auch das Wurzelwachstum stimulieren Des Weiteren ist fuumlr eine guteEntwicklung des Wurzelsystems der Kontakt zwischen Wurzeln undBoden entscheidend fuumlr den ein

hoher Anteil an Feinerde notwen-dig ist

4 Anpassung von Standraum und Saattiefe Einzelpflanzen mit aus-reichend Standraum bilden bessere Wurzeln aus Bei zu viel Platz be-stockt die Pflanze unnoumltig stark bei zu wenig bildet sie weniger Be-stockungstriebe und Kronenwur-zeln aus

5 Anpassung der N-Duumlngung an die Wasserverfuumlgbarkeit Wasser wirdproportional zur Blattflaumlche ver-dunstet weshalb die Pflanze nicht mastig werden darf

6 Ausreichende Versorgung mit allen Naumlhrstoffen Eine einseitige Naumlhr-stoffversorgung verringert die Wassereffizienz Fuumlr die Ausbil-dung des Wurzelsystems ist insbe-sondere eine ausreichende Phos-phor- und Manganversorgung si-cherzustellen fuumlr die Wasseraus-nutzung unter Trockenstress die Kaliversorgung

7 Zuruumlckhaltender Einsatz von Wachstumsreglern Wachstums-regler wie zB CCC etc aber auch wachstums-regulatorisch wir-kende Herbizide oder Fungizide verringern den Wasserfluss in der Pflanze und muumlssen deshalb vor-sichtig eingesetzt werden

8 Kontrolle von Halmbasiskrankhei-ten Krankheiten wie insbesondere Halmbasiskrankheiten koumlnnen zu einer Verstopfung des Leitbahn-systems fuumlhren und muumlssen ver-hindert werden



9 Vermeidung von Hitzeschaumlden Wasserstress wirkt oft erst durch Hitze toumldlich So genannte Escape-Strategien koumlnnen hier eine Abhilshyfe darstellen Auch im Boden wirkt sich Hitzestress negativ auf die Wurzeln und das Bodenleben aus besonders auf dunklen Boumlden reshyduziert eine Bodenbedeckung zB durch Mulch die Aufheizung

10 Wahl einer an den Standort angeshypassten Sorte mit moumlglichst gut ausgebildetem Wurzelsystem hoshyher Robustheit gegenuumlber Hitze und Trockenheit und ausreichender Winterhaumlrte So ist zB in einigen strahlungslimitierten Standorten Norddeutschlands nach wie vor bdquoRitmoldquo die ertragsreichste Winshyterweizensorte die sich durch ein aufrecht stehendes (erektophiles) Blatt auszeichnet In Suumlddeutschshyland wo nicht nur Trockenheit sondern auch Hitze vermehrt ershytragslimitierend wirken kann eigshynen sich dagegen eher Sorten mit flach liegendem (planophilen) Blattapparat wie zB bdquoCubusldquo (Doumllger und Heubach 2007) Geshynerell kommen zB begrannte Sorshyten besser mit Trockenheit zurecht da unter diesen Bedingungen die Blaumltter fruumlhzeitig absterben und daher die Aumlhrenorgane dh die Grannen auf Grund ihrer wesentshylich kleineren Spaltoumlffnungen die Hauptmenge an Assimilaten in der Kornfuumlllungsphase liefern

Daruumlber hinaus beginnt sich aber auch die Erkenntnis durchzusetzen dass die Intenshy

sivlandwirtschaft auf armen Boumlden an ihre natuumlrlichen Grenzen stoumlszligt und dass nicht kontinuierlich mit Hilfe von engen Fruchtshyfolgen und hohem Chemieeinsatz maximashyle Ernten herausgeholt werden koumlnnen (Thies 2007)

In Deutschland bereits angewandte Maszligshynahmen

Ein Teil der oben beschriebenen Anpasshysungsmaszlignahmen wird bereits heute umshygesetzt Dabei handelt es sich nach Zeshybisch106 et al (2005) uumlberwiegend um die Verwendung angepasster Sorten sowie wasser- und bodenschonender Betriebsshytechnik Der Adaption weiterer Maszlignahshymen stehen zum Teil finanzielle Hindershynisse aber auch fehlende Informationen bezuumlglich neuer Anbauverfahren und der konkreten Auswirkungen des Klimawanshydels (zB EEA 2007) entgegen Auf die Schwierigkeit in diesem Zusammenhang die bdquorichtigeldquo Entscheidung zu treffen wurde bereits hingewiesen (s dazu Johnsshyton und Chiotti 2000) Ob empfohlene Maszlignahmen letztendlich von den Landshywirten uumlbernommen werden haumlngt nicht zuletzt davon ab ob sie selbst erkannten bzw formulierten Beduumlrfnissen entspreshychen (Reilly und Schimmelpfennig 1999) Allerdings waren nach der Studie von Zeshybisch et al mehr die Wetterextreme der Vergangenheit und Einsparpotentiale bei den Betriebskosten Anlass fuumlr die Veraumlnshyderungen als die zu erwartenden Klimashy

106 Fuumlr die Studie wurde pro Bundesland eine Fachshyperson aus dem Landwirtschaftssektor befragt wobei Antworten aus den folgenden Bundeslaumlndern vorlashygen Schleswig-Holstein Mecklenburg-Vorpommern Brandenburg Sachsen Thuumlringen Hessen und Saarshyland

veraumlnderungen so dass man davon ausge-hen kann dass die Landwirtschaft zum gegenwaumlrtigen Zeitpunkt noch nicht an die zukuumlnftigen Auswirkungen des Klima-wandels angepasst ist

Auch bei Interviews im Rahmen des Pro-jektes bdquoLandCare 2020ldquo (sKapitel 61) in Mecklenburg-Vorpommern bzw Sachsen gab die Mehrzahl der befragten Stakehol-der an bereits Aktivitaumlten durchzufuumlhren um mit den Auswirkungen des Klimawan-dels umzugehen bzw gezielt Vorsorge zu betreiben (IFOK 2007) Dabei handelt es sich ebenfalls uumlberwiegend um wasser- und bodenschonende Bodenbearbeitungs-systeme die Anpassung von Aussaat-Terminen an die zunehmende Vorsommer-trockenheit sowie die Verwendung von stressndash und insbesondere trockenstressre-sistenten Sorten So wird nach Angaben der Saaten-Union (Boumlse 2004b) in Tro-ckenregionen wie zB auch Mecklen-burg-Vorpommern bereits 11 Hybrid-weizen angebaut der auf Grund seiner besseren Wurzelleistung besonders gut an Trockenstandorte angepasst ist Vereinzelt wird sogar mit besonders duumlrreresistenten dafuumlr aber auch ertragsschwaumlcheren Ge-treidesorten experimentiert wie zB dem in Nordafrika bewaumlhrten bdquoKamelweizenldquo (Thies 2007) Der gute Kenntnisstand der Befragten zu dem Klimawandel war dabei eine unmittelbare Konsequenz der Bedeu-tung dieses Themas in den Medien waumlh-rend der vergangenen Monate sowie der Ernteausfaumllle im Jahr 2006 dem zweiten Extremsommer in Folge So berichten zB auch Johnston und Chiotti (2000) dass betriebliche Entscheidungen oftmals an Vorjahresergebnissen festgemacht werden

512 Anpassungsmaszlignahmen der Pflanzenzuumlchtung

Waumlhrend bis ca 1990 etwa zwei drittel des Ertragszuwachses durch optimierte Ver-fahren im Pflanzenbau erreicht wurden nimmt seitdem der Anteil der Zuumlchtung deutlich zu und macht im Augenblick ca 60 aus (muumlndliche Mitteilung Schach-schneider DLG Pflanzenbautagung 2007) Dabei ist das Ertragspotential der meisten Kulturpflanzen noch nicht ausgereizt al-lein bei Winterweizen wird mit einem Er-tragszuwachs von ca 15-18 dt ha-1 in den kommenden Jahren gerechnet Kritisch ist in diesem Zusammenhang allerdings dass Ertragszuwaumlchse im Allgemeinen auf gu-ten Standorten bzw Jahren erfolgen waumlh-rend weniger produktive Standorte insbe-sondere in unguumlnstigen Jahren an diesemFortschritt nicht teilhaben (muumlndliche Mit-teilung Wechsung DLG-Pflanzenbau-tagung 2007 Evans 1993 Eulenstein et al 2005) Da davon auszugehen ist dass im Zuge der Klimaveraumlnderungen die An-baubedingungen insgesamt kritischer wer-den wird von der Pflanzenzuumlchtung ein wesentlicher Beitrag zur Anpassung der Landwirtschaft an die Klimaaumlnderungen geleistet werden muumlssen Dabei wird einbetraumlchtlicher Teil dieser Aufgaben nicht nur durch die private Pflanzenzuumlchtung sondern auch durch universitaumlre und aumlhn-liche Forschungseinrichtungen sowie die Ressortforschung (zB BBA) bearbeitet

In Hinblick auf die zunehmende Klimaer-waumlrmung und Klimavariabilitaumlt scheinen folgende zuumlchterische Aktivitaumlten von Be-deutung

minus die Anpassung der Entwicklungsrate der Pflanzen an die geaumlnderten Tem-



peratur- und Niederschlagsbedingunshygen

minus die Verbesserung der Hitze- und Troshyckenstresstoleranz107 traditioneller Kulturpflanzen insbesondere waumlhshyrend sensitiver Entwicklungsphasen sowie die Bereitstellung von Saatgut von (neuen) Waumlrme liebenden Kulshyturpflanzen

minus die Erhoumlhung des Wachstums- und Ertragspotentials der Kulturpflanzen zur optimalen Ausnutzung des CO2shyEffekts auf die Photosyntheserate und

minus die Gewaumlhrleistung hoher stofflicher Qualitaumlt unter veraumlnderten Wachsshytumsbedingungen

minus auch die erwartete Zunahme von Schaumldlingen und Krankheiten und uU zunehmende troposhaumlrische O3shyKonzentrationen stellen neue Herausshyforderungen an die Resistenzzuumlchshytung

Bei einer detaillierten Betrachtung der reshygionalen Auswirkungen der Klimaveraumlnshyderungen nehmen die Anforderungen an die Pflanzenzuumlchtung zu Gleichzeitig steigen auch die Anforderungen an den Landwirt in dem zunehmend spezifischeshyren Sortenangebot die fuumlr seinen Standort optimale Sorte auszuwaumlhlen (Koch 2007) Ein Kernproblem besteht allerdings darin dass einige Zuchtziele nur schwer miteinshyander vereinbar sind wie va Ertragsleisshytung Resistenzeigenschaften und Qualitaumlt

107 UU auch Salzstresstoleranz da in einigen Regioshynen in denen bereits heute bewaumlssert wird wie zB in Unterfranken zukuumlnftige Versalzungsprobleme erwarten werden (muumlndliche Mitteilung Fr Dr Schneider Uni Wuumlrzburg)

Uumlber die Klimaerwaumlrmung hinaus stellt auch die Neuausrichtung der Verwertung wie va im Rahmen der Nutzung erneuershybarer Energien neue Herausforderungen an die Pflanzenzuumlchtung

Von der Entwicklung einer Sorte bis zu ihrer Markteinfuumlhrung vergehen in Abshyhaumlngigkeit von Zuumlchtungsverfahren und Fruchtart ca 10 bis 15 Jahre Bei einer allmaumlhlichen Klimaerwaumlrmung koumlnnte man also davon ausgehen dass die Zuumlchshytung im Laufe dieser Zeit mehr oder wenishyger automatisch daran angepasste Sorten selektiert bzw noch Zeit hat sich auf die wandelnden Umweltbedingungen einzushystellen (Porter und Steffen 2004) Andeshyrerseits muumlssen fuumlr eine kompetitive Landwirtschaft rechtzeitig die Weichen gestellt werden (Richards 2002 Koch 2007 Luumltke-Entrup BDP-GFP muumlndlishyche Mitteilung)

Eine groumlszligere Herausforderung und ein aktives Zuchtziel stellt dagegen die Anshypassung des Sortenspektrums an die zushynehmenden Klimaextreme wie Duumlrreperishyoden und Starkniederschlaumlge dar Als problematisch koumlnnte sich dabei erweisen dass waumlhrend der Domestizierung der Kulshyturarten bereits ein Groszligteil der genetishyschen Vielfalt verloren ging (Araus et al 2002) und insbesondere zwischen Hochshyleistungssorten sehr enge Verwandtshyschaftsbeziehungen bestehen (Groth und Krupa 2000) Eine weitere Einschraumlnkung liegt darin dass heute die Welternaumlhrung groumlszligtenteils nur noch von zehn Arten abshyhaumlngt (NABU 2006) Um den Genpool zu erweitern und damit die Adaptionsfaumlhigshykeit zu erhoumlhen erfolgt deshalb haumlufig eine Einkreuzung von gewuumlnschten

Merkmalen wie zB verschiedenen Resis-tenzen aus Wildformen So wurden zB durch die Einkreuzung von Rizomania-Resistenzgenen aus Beta maritima-Wildruumlben in Kulturruumlben innerhalb kuumlr-zester Zeit Hochleistungssorten mit uni-verseller Anbaueignung entwickelt (Koch 2007) Allerdings fuumlhren die hohen Kosten dazu dass nur die wichtigsten Anbaukul-turen zuumlchterisch bearbeitet werden

Die Verwendung biotechnologischer und gentechnischer Methoden ndash va von Mar-kermethoden ndash kann dabei den klassischen Zuumlchtungsprozess beschleunigen (EPSO 2005) Die erheblichen Anstrengungen zur Charakterisierung von Genpools wie zB in einem EU-weiten Forschungsprojekt zur Zuckerruumlbe helfen dabei Stresstole-ranzgene zu identifizieren und Selekti-onsmoumlglichkeiten fuumlr die praktische Zuumlch-tung zu erschlieszligen (Koch 2007) Welt-weit nimmt auch der Anteil gentechnisch veraumlnderter Kulturpflanzen zu wobei in Europa allerdings insbesondere von Seiten der Konsumenten Vorbehalte gegenuumlber der Freisetzung gentechnisch veraumlnderter Organismen bestehen Waumlhrend die gruumlne Gentechnik bisher uumlberwiegend eingesetzt wurde um Resistenzen gegen spezifische Insekten und Herbizide zu erzeugen wie im Falle des Bt-Maises oder des bdquoRoun-dup108-readyldquo Soja werden in Zukunft zunehmend kombinierte Eigenschaften wie Virus- Pilz- und Bakterienresistenzen Produktqualitaumlt und Salztoleranz im Visier der Zuumlchtung stehen (EPSO 2005) So befindet sich zB eine gentechnisch ver-aumlnderte Maissorte kurz vor der Marktein-fuumlhrung die uumlber eine um fast 100 ge-

108 Totalherbizid auf der Basis von Glyphosphat

steigerte Wassereffizienz verfuumlgt (muumlndli-che Mitteilung Voegler Monsanto DLG-Pflanzenbautagung 2007) Auch zu Reis existiert ein groszlig angelegtes Projekt zur Entwicklung einer trockenstress-toleranten Sorte dem so genannten bdquogreen super ri-celdquo der durch Hinzufuumlgen einzelner Gene ein deutlich umfangreicheres Feinwurzel-system entwickelt (Koch 2007)

Dabei stehen fuumlr die Entwicklung transge-ner stresstoleranter Pflanzen eine ganze Reihe verschiedener Ansaumltze zur Verfuuml-gung wie zB die Uumlbertragung der Eigen-schaft der Produktion von so genannten Osmoprotektoren die bewirken dass Wasser verstaumlrkt in der Zelle zuruumlckgehal-ten wird der Einbau eines Gens das die Produktion von Trehalose kodiert das bestimmte Zellstrukturen bei Austrock-nung erhaumllt oder die Transformation eines Transkriptionsfaktors der multipleStresstoleranzgene reguliert (Teufel 2005 Oumlko-Institut 2004) Neben der Trocken-stresstoleranz sind weltweit auch enorme Fortschritte in Bezug auf eine deutlich verbesserte Naumlhrstoffeffizienz und eine sprunghaft gesteigerte Biomasse einzelner Ernteorgane gemacht worden die zusam-men mit der exponentiell anwachsenden Patentanmeldung das Potential verdeutli-chen das diese Techniken fuumlr die Pflan-zenzuumlchtung der Zukunft bringen koumlnnten (Koch 2007)

Da die meisten Kulturarten bereits heute uumlber weite Klimabereiche angebaut wer-den ist aber auch mit klassischen Zuumlch-tungsmethoden die Selektion besser adap-tierter Sorten unter Ausnutzung der Viel-falt des kultureigenen Pflanzengenoms moumlglich Hilfreich ist in diesem Zusam-



menhang dass die meisten Zuumlchter intershynational operieren und auch Kontakte zu internationalen Genbanken und Forshyschungszentren wie zB dem CIMMYT im Falle des Weizens und des Mais in Mexiko bestehen oder auch zu Forschershygruppen aus anderen Klimabereichen wie zB Australien Letzteren gelang es juumlngst mit Drysdale eine besonders wassereffishyziente Weizensorte zu zuumlchten (Richards 2002 EPSO 2005) Das weltweit akkushymulierte zuumlchterische Know-how koumlnnte auch fuumlr kuumlnftige mitteleuropaumlische Klishymabedingungen interessant werden

Allerdings erfordert die Verwendung alshylochthonen dh gebietsfremden Zuchtmashyterials Anpassungen an die regionalen Standortbedingungen da sich neben dem spezifischen Temperatur- und Niedershyschlagsregime auch Bodeneigenschaften Managementbedingungen und andere Umweltfaktoren wie zB Strahlungsvershyhaumlltnisse und die Photoperiode veraumlndern So bleibt fuumlr mitteleuropaumlische Anbaubeshydingungen eine ausreichende Winterhaumlrte ein wichtiges Zuchtziel (zB Gudleifson 2005) Bei zunehmend waumlrmeren Herbst- und Wintertemperaturen muss die Haumlrtung voraussichtlich verstaumlrkt uumlber die Photopeshyriode gesteuert werden um Ertragsverluste durch Auswintern zu vermeiden Hier sind regionale Anpassungen erforderlich waumlhshyrend in atlantisch beeinflusstem Klima die Ausnutzung von milden Wintertemperatushyren fuumlr die Biomasseproduktion genutzt werden kann erhoumlht dies in staumlrker kontishynental gepraumlgten Klimaten die Frostgeshyfahr109 (Humphreys et al 2006)

So besagt zB eine alte Bauernregel wenn im Januar die Frucht auf dem Felde waumlchst wird sie teuer

Auch an die sich veraumlndernden Vegetatishyonszeiten wird voraussichtlich eine zuumlchshyterische Anpassung notwendig werden (Kobiljski und Denčić 2001) Hierbei ershyoumlffnet der sehr unterschiedliche Waumlrmeshysummenbedarf unterschiedlicher Genotyshypen einen erheblichen Spielraum (Arbol und Ingram 1996 Rosenzweig und Hillel 1998a) fuumlr Weizen zB benoumltigen fruumlhreishyfe Sorten nur 750 spaumltreife Sorten bis zu 1300degC d und die Optimumtemperaturen variieren von 17 bis 23degC mit einem obeshyrem Limit zwischen 30 und 35degC nach verschiedenen in Roumltter und van der Geijn (1999) zitierten Arbeiten Da entscheidenshyde phaumlnologische Phasen wie zB Bluumlhshybeginn jedoch im Allgemeinen uumlber die Photoperiode gesteuert werden (Koumlrner 2006) sind uU auch Anpassungen der Photoperiodizitaumlt notwendig

Eine besondere Schwierigkeit bei der Zuumlchtung resistenter Kulturpflanzen liegt darin dass es sich bei Stressfaktoren im Allgemeinen um komplexe Merkmale handelt (Wang et al 2003) Auszligerdem daumlmpfen in einigen Faumlllen geringe genotyshypische Sortenunterschiede die Hoffnung auf zuumlchterische Anpassung wie zB bei der Reaktion von Zuckerruumlbe auf Troshyckenstress (Bloch und Hoffmann 2004) Zudem existiert fuumlr den Ertrag eine gerinshyge Vererbbarkeit und eine starke Interaktishyon zwischen dem Genotyp und der Umshywelt (Jackson et al 1996) Hinzu kommt dass robuste Arten auf Grund der in der Regel negativen Korrelation zwischen den Merkmalen Qualitaumlt Resistenzniveau und Ertragsleistung im Allgemeinen nicht im stark nachgefragten Hochleistungssortishyment angesiedelt sind Dies liegt zB auch daran dass Biomasse die in ein intensiv

109

ausgepraumlgtes Wurzelsystem investiertwird nicht primaumlr dem Ertragsindex (HI) zu gute kommt Bei der Zuckerruumlbekommt hinzu dass ein umfangreiches Feinwurzelsystem den Erdanhang vergrouml-szligert was sich fuumlr die Ernte als nachteilig erweist (Koch 2007) Weiter reichern die-se Pflanzen unter unguumlnstigen osmoti-schen Verhaumlltnissen quantitativ Pflanzen-inhaltsstoffe an die die Ausbeuteverluste zum Teil deutlich erhoumlhen Auch die Re-sistenz hat ihren Preis zur Abwehr pilzli-cher Blatt- und Wurzelerreger bilden die Pflanzen Proteine die ebenfalls die Ener-gie- und Stoffbilanz der Pflanze belasten und so zu Ertragsverlusten fuumlhren koumlnnen Allerdings ist davon auszugehen dass mit zunehmendem Wissen um die physiologi-schen und morphologischen Vorausset-zungen der Pflanzen und der dafuumlr ver-antwortlichen Gene auch so komplexe Ei-genschaften wie Stresstoleranzen fuumlr die Zuumlchtung realisierbar werden

Auf weniger guumlnstigen Standorten koumlnnen sich jedoch bereits heute geringere Er-tragserwartungen im Jahresverlauf auszah-len da Stress tolerante Sorten weniger im Ertrag streuen Besonders gute Erfahrun-gen werden hier mit Hybridsorten ge-macht die bei insgesamt sehenswerter Ertragsleistung ua auf Grund ihres gut ausgebildeten Wurzelsystems auch unter Stressbedingungen relativ ertragsstabilsind Ein weiterer Vorteil von Hybridsor-ten wie zB Hybridweizen ist die gleichmaumlszligig hohe Produktqualitaumlt die fuumlr die verarbeitende Industrie wie zB Muumlh-len etc interessant ist (Saatenunion082002) Ein Nachteil besteht in den deut-lich houmlheren Saatgutkosten die durch ge-ringe Saatstaumlrken jedoch reduziert werden

koumlnnen Die so genannten bdquoEscapeldquo-Strategie verfolgt einen anderen Ansatz hier wird keine Stresstoleranz sondern Stressvermeidung angestrebt Bei ausge-praumlgter Fruumlhsommertrockenheit kann diese eine sinnvolle Alternative darstellen wo-bei allerdings auch in diesem Fall die Er-tragssicherheit auf Kosten der Ertragsleis-tung geht

Um den CO2-Duumlngeeffekt optimal ausnut-zen zu koumlnnen ist die Erhoumlhung des Wachstums- und Ertragspotentials der bis-her an geringere atmosphaumlrische Kohlen-dioxidkonzentrationen angepassten Kul-turpflanzen (Richards 2002) notwendig Kritisch ist in diesem Zusammenhangdass neuere Sorten offensichtlich deutlich weniger auf den CO2-Duumlngeeffekt reagie-ren als aumlltere Sorten wie zB von Man-derscheid (1996) fuumlr Sommerweizen beo-bachtet Generell kann eine houmlhere Assi-milatnutzung durch eine verbesserte Sen-kenstaumlrke und Translokation von Assimi-laten im Phloem erfolgen (Allen et al 1996) Hier empfiehlt sich speziell die Se-lektion von Sorten die eine geringe Ak-klimatisation auf die Photosynthesestimu-lierung (s Kapitel 412) aufweisen Zu-saumltzlich kann die Effizienz der Photosyn-these durch die Zuumlchtung von Pflanzen erhoumlht werden die engere und aufrechtere Blaumltter besitzen mit optimierter Ausrich-tung und Reflektion sowie einer langen Lebenszeit (Kobiljski und Denčić 2001) Bei Getreidepflanzen weist ein hoher Ern-teindex auf eine gute Assimilatausnutzung hin Allerdings koumlnnen sich die damit ver-bundenen kuumlrzeren Halme unter Trocken-stress auch negativ auswirken da dann die in den Internodien gespeicherten Assimila-



te die Versorgung der Koumlrner uumlbernehmen (Loss und Siddique 1994)

Der Ernteindex kann weiter durch die Ershyhoumlhung der Kornzahl pro Aumlhre oder auch eine staumlrkere Bildung von Seitentrieben verbessert werden (Lawlor und Mitchell 2000) was allerdings wiederum eine ausshyreichende Wasserversorgung voraussetzt Letzteres ndash wie auch verstaumlrktes Wurzelshywachstum ndash koumlnnte ohnehin eine Reaktion auf erhoumlhte CO2-Gehalte in der Atmosphaumlshyre darstellen (Hall und Ziska 2000) Bei zunehmendem Trockenstress muumlsste diese demzufolge eher zuumlchterisch eingeshyschraumlnkt werden (Richards 2002) Auch die genetische Festlegung der Korngroumlszlige stellt noch eine Herausforderung an die Zuumlchtung Weitere Maszlignahmen stellen die Verlaumlngerung der Kornfuumlllungszeit und Verkuumlrzung der vegetativen Periode dar sofern die Klimabedingungen dies zulasshysen Um unter veraumlnderten Wachstumsbeshydingungen weiterhin eine hohe stoffliche Qualitaumlt zu gewaumlhrleisten muss vorausshysichtlich der Gehalt an Inhaltsstoffen wie insbesondere Proteinen und sekundaumlren Pflanzenstoffen erhoumlht werden (Hall und Ziska 2000 Richards 2002) bzw mit Hilfe von temperaturtoleranten Sorten Veraumlnderungen durch Hitzeeinwirkung vermieden werden Auch um schaumldliche Auswirkungen der Temperaturerhoumlhung auf die Ertragsbildung zu reduzieren ist die Auswahl von Sorten anzustreben die eine moumlglichst geringe Sensitivitaumlt gegenshyuumlber Hitzeeinwirkung aufweisen (Allen et al 1996)

Neben der Zuumlchtung spielen auch Anpasshysungsmaszlignahmen durch die Modernisieshyrung der Produktionsverfahren dh die

Entwicklung hocheffizienter Be- und Entshywaumlsserungstechnik und standortangepassshyter Bearbeitungssysteme eine groszlige Rolle (Kurukulasuriya und Rosenthal 2003) Beispiele sind hier ua die Weiterentwickshylung des ressourcensparendenden CULTAN-Verfahrens oder auch Precision Farming sowie wassersparender Troumlpfshychenbewaumlsserung Auch die Foumlrderung der Mykorrhizierung der Pflanzenwurzeln kann die Naumlhrstoff- und Wasserversorshygung der Kulturen verbessern Das gleiche wurde bei Inokkulieren mit endophytishyschen Pilzen festgestellt (Hahn et al 2004) Dieses Verfahren wird in Austrashylien bereits schon seit einigen Jahren ershyfolgreich eingesetzt um die Naumlhrstoffvershyfuumlgbarkeit bei gleichzeitig reduzierter Duumlngung und Auswaschungsgefahr zu verbessern erste Versuche dazu laufen auch in Groszligbritannien (DLG-Mitteilungen 72007)

In Deutschland bereits in der Umsetzung befindliche Zuumlchtungsziele

Wie bereits erwaumlhnt existieren bereits heushyte eine Reihe von robusten Hybridsorten fuumlr Trockenstandorte und zahlreiche Proshygramme zur Erhoumlhung der Stresstoleranz von Kulturpflanzen (s dazu auch Kap 61)

52 Anpassung der Nutztierhalshytung an Klimaveraumlnderungen

In Anlehnung an Beede und Collier (1986) koumlnnen drei Strategien verfolgt werden um Auswirkungen von Hitzestress auf Nutztiere zu reduzieren

1 die physikalische Veraumlnderung der Umgebung

2 die genetische Entwicklung hitzeto-leranter Rassen und

3 die Verbesserung des Naumlhrstoff-managements

Dabei sollten ndash ebenso wie im Pflanzen-bau ndash mittel- und langfristige Anpas-sungsmaszlignahmen wie insbesondere die Zuumlchtung und die geplante Anpassung an veraumlnderte Umweltbedingungen ein-schlieszliglich Auswirkungen auf Krankheiten und Schaumldlinge durch staatliche Foumlrder- und Forschungsprogramme unterstuumltzt werden (Abildtrup und Gylling 2001)

Die physikalische Veraumlnderung der Um-gebung

Vor allem fuumlr intensive Tierzuchtbetriebewie Gefluumlgel- und Schweinezucht werden Investitionen in Kuumlhlungssysteme not-wendig werden (Turnpenny et al 2001) sofern sie noch nicht bereits vorhanden sind Andernfalls ist eine deutliche Redu-zierung der Stallbelegung notwendig In der britischen Studie ECCLIPS (Effect of Climate Change on Livestock Production Systems DEFRA 2000) nahm zB der Hitzestress bei Gefluumlgel trotz eines 10igen Anstiegs des Energieverbrauchsfuumlr Luumlftung zu Andernfalls muumlsste die Belegung um 12 reduziert werden um den Hitzestress auf dem aktuellen Niveauzu halten Fuumlr intensive Schweinezucht nahm der Stresspegel trotz zunehmender Energiekosten in der Modellstudie sogar noch mehr zu

In der Rinderzucht wird die Gebaumludekon-struktion zunehmend an Bedeutung ge-

winnen neben speziellen Systemen zur Dachabkuumlhlung durch die Anpflanzung stark transpirierender Vegetation110

(muumlndliche Mitteilung Georg 2007) ist hier va bei Material und Ausrichtung darauf zu achten dass der Stall moumlglichst wenig aufheizt Auch die Oberflaumlchenab-kuumlhlung durch Zweiflaumlchenbuchten koumlnnte Abhilfe schaffen (Rath et al 1994) Inter-national setzt sich immer mehr eine Stall-konstruktion aus Planen durch die bei Be-darf zur Beluumlftung aufgerollt werden koumln-nen Zusaumltzlich wird bei zunehmender Er-waumlrmung und haumlufiger auftretenden Hit-zeperioden die aktive Ventilation von Staumll-len notwendig werden Allerdings redu-ziert nach Hillman et al (2005) Ventilie-rung nur zusammen mit Sprinkleranlagen fuumlr Milchkuumlhe den Hitzestress und bewirkt eine deutliche Erhoumlhung der Milchleistung (Broucek et al 2006) Auch die Bereg-nung direkt vor dem Melken erhoumlht das Wohlbefinden der Kuumlhe und die Milch-ausbeute (Gallardo et al 2005)

Bei Weidesystemen koumlnnte zB durch Agroforstsysteme (Fischer et al 2005) dem zunehmenden Bedarf nach Schatten und Schutz vor zu intensiver Strahlung Rechnung getragen werden Auch offeneWasserstellen helfen bei der Thermoregu-lation der Tiere Befuumlrchtungen dass die Befeuchtung von Weiderindern zu einemerhoumlhten Besatz mit Pathogenen fuumlhren koumlnnte konnten von Morrow et al fuumlr Beregnung (2005) verneint werden Dage-gen koumlnnte bei Extensivhaltung verstaumlrkter Niederschlag im Winter die Notwendig-keit der Stallhaltung und Fuumltterung erhouml-hen Bei geringerer Produktivitaumlt von

110 Hierdurch konnte eine Temperaturreduktion imStall von 5degC erreicht werden



Weiden und Wiesen muss auszligerdem die Bestockungsrate und das Weidemanageshyment angepasst werden (Abildtrup und Gylling 2001) Bei extremer Sommertroshyckenheit und geringer Futterproduktivitaumlt koumlnnen zB Futterbaumlnke wie in Agroshyforstsystemen verbreitet oder die Konsershyvierung von Futter Alternativen darstellen Die entsprechende Stressvermeidungsstrashytegie waumlre die Verlagerung der Tierzucht in kuumlhlere Regionen (NFU 2005) allershydings sind die Dislokationskosten als sehr hoch einzuschaumltzen (OECD 2002)

Die mit der Klimaerwaumlrmung zunehmende Notwendigkeit der Installation von kostenshyintensiven Kuumlhlsystemen gilt auch fuumlr den Transport von Tieren (NFU 2005) und von Tierprodukten wie zB Milch Ohneshyhin ist mit der Klimaerwaumlrmung generell ein Anstieg von Infektionen uumlber Nahshyrungsmittel zu befuumlrchten (Hall et al 2002) Da die passive Ventilation bei Stillshystand der Transporter ausfaumlllt gibt es zB in den suumldlichen Bundesstaaten der USA bereits Luumlftungsboxen fuumlr Kuumlhlstopps (DEFRA 2000)

Die genetische Entwicklung hitzetoleranshyter Rassen

Die Adaptionsfaumlhigkeit groszliger Wiedershykaumluer ist generell sehr hoch (DEFRA 2000) Daruumlber hinaus kann die Zuumlchtung die Hitzeresistenz uumlber die Dichte und das Verteilungsmuster der Schweiszligdruumlsen beshyeinflussen Aumlhnlich wie in der Pflanzenshyzuumlchtung stellt sich allerdings das generelshyle Problem dar dass im Allgemeinen eine Korrelation zwischen Hitzestress-Toleranz und niedrigerer Produktionscharakteristika bei Nutztieren herrscht (Bindi und Howshy

den 2004) Diese zeigt sich neben der houmlshyheren Hitzeanfaumllligkeit von Hochleisshytungsmilchkuumlhen (West 2003) ua auch bei mediterranen Milchschafen (Finocchishyaro et al 2005) Das stellt besondere Hershyausforderungen an das Einkreuzen hitze-und trockenstresstoleranterer Rassen arishyder Gebiete wie dem mittleren Osten Afshyrika oder Australien (NFU 2005) Andeshyrerseits erbringen zB Holstein Frisian-Kuumlhe die sich genetisch nur geringfuumlgig von den in Deutschland genutzten Rassen unterscheiden unter extremen Waumlrmebeshydingungen in Kalifornien oder Israel eshynorme Milchleistungen (so Rath et al 1994)

Die Verbesserung des Naumlhrstoffmanageshyments

Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Strategien zur Kompensation der verrinshygerten Futteraufnahme unter Hitzestress durch die Erhoumlhung der Energiekonzentrashytion sowie der Reaktion auf hierbei veraumlnshyderte Naumlhrstoffbeduumlrfnisse wie zB auch von West (2003) und Fuquai (1981) beshyschrieben Diese werden von Savoini und Moretti (2006) ausfuumlhrlich fuumlr Milchkuumlhe zusammengestellt um die Futteraufnahme moumlglichst hoch zu halten sollte danach die Naumlhrstoffdichte der Ration erhoumlht werden Gallardo et al (2005) berichten zB von einer um 10 erhoumlhten Milchshyausbeute durch konzentratreichere Futtershyzusammensetzung Dabei darf allerdings ein gewisser Rohfaseranteil fuumlr Verdauung und Milchfettanteil nicht unterschritten bzw das Limit fuumlr im Pansen von Wiedershykaumluern verdauliches Eiweiszlig nicht uumlbershyschritten werden Ein wichtiger weiterer

Gesichtspunkt ist die Verdaubarkeit des Futters besonders guumlnstig ist zB Spaumltheu und Ganzpflanzensilage deren Anteil ent-sprechend erhoumlht werden kann

Weitere unterstuumltzende Maszlignahmen sind zB

minus das Splitten von Rationen und eine ausreichende Zufuhr von moumlglichst kaltem Wasser

minus Futter das waumlhrend der Verdauung zu einer staumlrkeren Waumlrmeentwicklung fuumlhrt wie zB Gruumlnschnitte mit ei-nem hohen Anteil an nicht-strukturbildenden Kohlenhydraten oder auch hohen Ballaststoffgehalten sollte bevorzugt abends gefuumlttert wer-den wie uumlberhaupt die Futteraufnah-me in die kuumlhleren Abendstunden verlegt werden sollte dagegen fuumlhrt Fett bei der Verdauung zu einer ge-ringeren Waumlrmeentwicklung so dass sein Anteil in der Ration heraufge-setzt werden kann

minus die Beeinflussung der Qualitaumlt des Gruumlnfutters die sich im Jahresverlauf veraumlndert durch die Schnitt- bzw Weidefrequenz (Fuquai 1981)

minus eine ausreichende Versorgung mitMineralstoffen da beim Schwitzen vermehrt Salze ausgeschieden werden und der Bedarf unter Hitzestress er-houmlht ist dabei sollte insbesondere auf eine ausreichende Versorgung mitAntioxidantien geachtet werden

Auch bei Schweinen empfiehlt sich eine Verlagerung der Fuumltterungszeiten in die Abendstunden (Holt et al 2004) daruumlber hinaus ist eine Reduktion der Futtermengeangebracht Bei Masthaumlhnchen unterstuumltzt

eine fruumlhzeitige Abhaumlrtung gegen Hitze sowie ebenso verringerte Futtermengen die kurzfristige Akklimatisation Daruumlber hinaus unterstuumltzen zusaumltzliche Vitamin-und Mineralstoffgaben den Elektrolyt- und Wasserhaushalt (Lin et al 2006)

53 Anpassungsmaszlignahmen der landwirtschaftlichen Bera-tung

Die Durchfuumlhrung von Anpassungsmaszlig-nahmen ist oft nicht selbstverstaumlndlich sondern haumlngt von Investitionen in For-schung Infrastruktur und Beratung ab (Rosenzweig und Hillel 1998c IPCC 2007b) Eine wichtige Rolle spielen dabei Einrichtungen der landwirtschaftlichen Beratung (Reilly und Schimmelpfennig 1999) wie zB Landwirtschaftsaumlmter und Kammern Behoumlrden oder auch Verbaumlnde wie die Deutsche Landwirtschaftliche Ge-sellschaft (DLG) der Deutsche Bauern-verband das Deutsche Maiskomitee etc Neben der Durchfuumlhrung eigener Feldver-suche zur landwirtschaftlichen Praxis mit regionalem Bezug sind auch die Sorten-pruumlfungen eine wichtige Funktion der Landesversuchsanstalten Auf Grund der Abhaumlngigkeit des Ertrags von Interaktio-nen zwischen Genotyp und Umwelt sind diese Untersuchungen eine Voraussetzung fuumlr regionale Anbauempfehlungen

Waumlhrend in speziellen Veranstaltungen inder Regel bereits auf die Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen auf die Land-wirtschaft und moumlgliche Anpassungsmaszlig-nahmen eingegangen wird und auch zahl-reiche Informationen in den jeweiligen Internetauftritten zur Verfuumlgung stehen



stellt die Aufnahme dieses Themenkomshyplexes in laufende und neue Versuche in der Regel noch ein wichtiges Ziel dar Denn nur so koumlnnen wichtige bdquobestshypractiseldquo-Empfehlungen zur Handhabung Wirtschaftlichkeit und Effizienz der vershyschiedenen Anpassungsstrategien an die Landwirte weitergegeben werden Dies ist notwendig da durch die Klimaveraumlndeshyrungen alt bekanntes Wissen zu Witteshyrungsverhaumlltnissen und betriebsinternem Management seine Bedeutung verlieren koumlnnte (Quiggin und Horowitz 2003) Ein Monitoring der eintretenden Klimaveraumlnshyderungen kann daruumlber hinaus das Vershystaumlndnis fuumlr die Notwendigkeit von und eine Basis fuumlr Anpassungsmaszlignahmen schaffen (DEFRA 2000)

In Deutschland bereits existierende Maszligshynahmen

Spezielle Programme zur Anpassung an den Klimawandel existieren bisher nur in wenigen Bundeslaumlndern (s Interviews im Anhang Zebisch et al 2005) so werden zB in Mecklenburg-Vorpommern von der LfA konservierende Bodenbearbeitungsshymaszlignahmen entwickelt und die Ausdehshynung wassersparender Anbaumethoden und die Einfuumlhrung waumlrmeliebender Kulshyturpflanzen wie zB Soja gefoumlrdert In Sachsen betreibt die LfL einen Feldvershysuch in dem verschiedene Maszlignahmen der Anpassung an den Klimawandel getesshytet werden hierzu gehoumlren neben Bodenshybewirtschaftungsvergleichen auch der Einshysatz von Bewaumlsserung Versuche zur Fruchtfolge und zum Krankheitsaufkomshymen In Brandenburg werden Bewaumlsseshyrungs- und Drainagemaszlignahmen sowie die

Schaffung von Kulturlandschaften gefoumlrshydert und in der zweiten Phase des Glowa-Elbe-Projektes wird untersucht wie Ershytragsverluste durch den Anbau von altershynativen Kulturen oder besser an Trockenshyheit angepassten Sorten vermieden werden koumlnnen

54 Weitere Anpassungsmaszligshynahmen

Neben den bereits beschriebenen Anpasshysungsstrategien die darauf ausgerichtet sind sich durch den Klimawandel eroumlffshynende Potentiale zu nutzen bzw Ertragsshyverluste durch Klimaauswirkungen moumlgshylichst gering zu halten gibt es auch die Moumlglichkeit Einbuszligen hinzunehmen oder Verluste zu teilen zB uumlber private oder auch staatlich subventionierte Versicheshyrungen Weitere Anpassungsmaszlignahmen betreffen vor- und nachgelagerte Betriebe bis hin zum Verbraucher der sein Konshysumverhalten an ein sich aumlnderndes Angeshybot bzw Preise anpassen wird (und vice versa) Im weitesten Sinne koumlnnte man auch Wetterdienste hierunter fassen da genauere und langfristigere Wetterprognoshysen vorausplanende Anpassungsmaszlignahshymen durch die Landwirtschaft haumlufig erst ermoumlglichen

Versicherungen

In Deutschland existiert fuumlr die Landwirtshyschaft bisher nur die klassische Hagelvershysicherung zur Absicherung von Ershytragsausfaumlllen durch Extremwetterereigshynisse Diese Versicherung deckt nur ca 20 der tatsaumlchlichen Schaumlden (Gehrke

2007) und wird von ca 70 der Acker-bauern abgeschlossen (Thies 2007) Die Vereinigte Hagelversicherung plant in Zu-kunft diese Versicherung auch auf Schauml-den durch Sturm Frost Auswinterung und Starkregen auszuweiten (Gehrke 2007) Die Erweiterung der Versicherungsfaumllle auf die wichtigsten Extremereignisse wie insbesondere Hitze- und Duumlrreschaumlden in Form einer Mehrgefahrenversicherung wie sie in einigen europaumlischen Laumlndern111

und in den USA unter Beteiligung des Staates angeboten wird ist zurzeit in der Diskussion (zB Vereinigte Hagel 2002) die unter dem Eindruck des Duumlrremonats April 2007 nochmals intensiviert wurde (Thies 2007) Ohne staatliche Beteiligung ist diese fuumlr Versicherer und Verbraucher wahrscheinlich uninteressant da die Poli-cen in vulnerablen Regionen sehr hoch ausfallen muumlssten Auch eine EU-weite Harmonisierung ist angedacht auf Grund der Vielfalt der landwirtschaftlichen kli-matischen wirtschaftlichen und politi-schen Bedingungen in den Mitgliedslaumln-dern erscheint allerdings ein Rahmenkon-zept mit einzelstaatlichen Anpassungen sinnvoll (Schweizer Ruumlck 1998)

Bei dem Abschluss von Versicherungen handelt es sich allerdings nicht um eine Anpassungsmaszlignahme im engeren Sinne Ganz im Gegenteil die Schadenserstat-tungen koumlnnen wesentliche Anpassungs-maszlignahmen an zunehmenden Trocken-stress verhindern (Rosenzweig und Hillel 1998c Abildtrup und Gylling 2001) Eine weitere Form der Risikominderung durch Extremereignisse stellt der Erwerb von Wetterderivaten dar fuumlr die sich in den

111 ZB in Spanien Portugal Oumlsterreich Griechen-land Luxemburg und in Kuumlrze auch in Polen

USA bereits ein florierender Markt entwi-ckelt hat Wetterderivate sind derivativeFinanzinstrumente denen als Basiswert keine handelbaren Guumlter oder Finanztitel sondern stattdessen Witterungskennwerte wie Temperatur oder Niederschlagzugrunde liegen Sie zielen auf eine Aus-gleichszahlung bei unguumlnstiger Entwick-lung des betrachteten Wetterindexes ab Da ihre Wirksamkeit jedoch noch weitge-hend unbekannt ist (Muszlighoff und Appel 2007) besteht hier noch ein beachtlicher Forschungsbedarf112

Vor- bzw nachgelagerte Betriebe

Veraumlnderungen in der landwirtschaftlichenPraxis haben eine Reihe von Auswirkun-gen auf vor- und nachgelagerte Betriebe So muumlssen sich zum einen Duumlnge- und Pflanzenschutzmittelbetriebe auf die sichveraumlndernden Anforderungen einstellen Zum anderen koumlnnen sich auch andere Anspruumlche an die Betriebstechnik ergeben Zur Absicherung der Ernte koumlnnten zB ausreichende Druschkapazitaumlten nochwichtiger werden (Doumllger und Heubach 2007) Auch die verarbeitende Industriebzw Logistikbetriebe wie Haumlfen und Speicher werden von Verschiebungen der Anbauguumlrtel betroffen sein da sich Trans-portwege veraumlndern und Standorte die zu weit von der Produktion entfernt liegen unrentabel werden koumlnnen (IGER 2003) Bei zunehmendem Ertragsrisiko muss zu-dem uU die Lagerhaltung ausgebaut werden (Eitzinger 2007) Dies kann letzt-endlich auch Auswirkungen auf Infra-

112 Zur Untersuchung der Einsatzmoumlglichkeiten von Wetterderivaten im Agribusiness laufen zB an der Uni Bonn Forschungsarbeiten



strukturmaszlignahmen haben so dass obsoleshyte Infrastrukturen einen signifikanten Kosshytenpunkt des Klimawandels darstellen koumlnnten (DEFRA 2000) Ein wesentliches Kriterium wird hierbei die Geschwindigshykeit der Klimaveraumlnderungen sein findet diese schnell statt wird die Nutzungszeit land- und volkswirtschaftlicher Betriebsshymittel bzw Guumlter erheblich unterschritten und die Anpassungskosten steigen (Quigshygin und Horowitz 2003)

55 Anpassungsmaszlignahmen auf der Politikebene

Die Aufgabe der Politik wird es sein Anshypassungsmaszlignahmen auf allen Ebenen zu foumlrdern diese zu integrieren (IISD 2005 DEFRA 2000) und das Bewusstsein ihrer Notwendigkeit durch einen intensiven Dialog in der Gesellschaft zu verankern (KOM(2007) 354) Dabei sind auch Klishymaschutzaspekte zu beruumlcksichtigen die unter Umstaumlnden zu Konflikten fuumlhren koumlnnen wie zB im Falle des Duumlngershymehrbedarfes in Folge des stimulierten Pflanzenwachstums oder Landnutzungsshyaumlnderungen und der Notwendigkeit Treibhausgase aus Duumlngemitteln zu redushyzieren (The Royal Society 2005) Moumlgshylichkeiten der Foumlrderung von Anpasshysungsmaszlignahmen im Rahmen der Europaumlshyischen Agrarpolitik koumlnnten sich ua inshynerhalb der zweiten Saumlule der Agrarpolitik (CAP) zur Foumlrderung des Laumlndlichen Raushymes bieten (KOM(2007) 354)

Abildtrup und Gylling (2001) unterscheishyden legislative wirtschaftliche und institushytionelle Maszlignahmen wie zB das Pflegen von Samenbanken die Anpassung der Geshy

setze zum Pflanzenschutz113 und zur guten fachlichen Praxis und der Duumlngerempfehshylungen auch in Hinblick auf den Grundshywasserschutz das Bereitstellen von Kredishyten fuumlr die Umstrukturierung von landshywirtschaftlichen Betrieben oder das Sishycherstellen einer effizienten Wassernutshyzung durch eine entsprechende Preispolitik und die Entwicklung von Wassereinzugsshyprogrammen Dabei stellt insbesondere die Einbeziehung von Anpassungsmaszlignahmen in die Umsetzung und Aumlnderung geltender und kuumlnftiger Rechtsvorschriften eine wichtige Maszlignahme dar um eine fruumlhzeishytige Anpassung an den Klimawandel zu gewaumlhrleisten (KOM(2007) 354) Eine besondere Bedeutung wird dabei der regishyonalen Ebene fuumlr die Umsetzung von Anshypassungsmaszlignahmen beigemessen (zB ASTRA 2007 bdquoKLIMZUGldquo-Projekte des BMBF)

Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt wird in diesem Zusammenhang die Evalushyierung der Effektivitaumlt bzw Wirtschaftshylichkeit der jeweiligen Maszlignahmen sein muumlssen da nur im Vergleich zwischen potentiellen Kosten der Klimaveraumlnderunshygen und Kosten von Anpassungsmaszlignahshymen letztere auf Grund ihrer betriebswirtshyschaftlichen Logik durchgefuumlhrt werden In der Literatur wird dies haumlufig als Schritt von der potentieller Adaption zur tatsaumlchshylichen Adaption bezeichnet (zB European Commission 2007) Hier empfiehlt sich zunaumlchst va die Identifizierung so geshynannter bdquono-regretldquo-Maszlignahmen wie zB die staumlrkere Foumlrderung nachhaltiger Landshy

113 So ist es bisher zB noch verboten im Herbst Pflanzenschutzmittel zu applizieren um die Kontamishynation von Boden und Grundwasser zu verhindern fruumlhere Herbstaussaaten koumlnnten dies aber notwendig werden lassen

wirtschaft die nach Wall und Smit (2005) eine inhaumlrente Anpassung an den Klima-wandel impliziert Sollte in einigen Regio-nen die landwirtschaftliche Produktion unrentabel werden muss die Schaffung alternativer Einkommensquellen ins Auge gefasst werden (IPCC 2007b) Auch die Flexibilisierung der Agrarpolitik in Hin-blick auf innovationshemmende Subventi-onen (Olesen und Bindi 2002) und die Oumlffnung zum Weltmarkt sind notwendige Anpassungsmaszlignahmen (Rosenzweig und Hillel 1998c) Denn so lange sich Land-wirte zB bereits vor Beginn der Vegetati-onsperiode auf eine Feldfrucht festlegen muumlssen bleibt fuumlr witterungsbedingte An-passungen kein Spielraum mehr

Global gesehen ist davon auszugehen dass die landwirtschaftliche Produktion in tropischen und subtropischen Regionen in Folge der Klimaerwaumlrmung eher zuruumlck-gehen wird (Fischer et al 2005 Parry et al 2005 IPCC 2007b) Auf Grund der bereits heute vorherrschenden hohen Temperaturen wird dort schneller das Op-timum fuumlr das Pflanzenwachstum uumlber-schritten Zunehmende Duumlrreperioden und zT begrenzte Wasser- technologische und finanzielle Ressourcen begrenzen zu-saumltzlich die Anpassungsfaumlhigkeit (Mendel-sohn 2000) wenn auch zahlreiche Maszlig-nahmen der bilateralen und internationalenKooperation (zB FAO 2007) darauf aus-gerichtet sind dem entgegen zu wirken Auszligerdem ist mit einer weiteren Degradie-rung sowie Ausdehnung von Trockenge-bieten114 durch zu intensive Landnutzung einschlieszliglich Bewaumlsserung zu rechnen Fuumlr die globale Ernaumlhrungssicherheit wird

114 Bereits heute sind uumlber 40 der Erdoberflaumlche Trockengebiete

deshalb voraussichtlich eine houmlhere Nah-rungsmittelproduktion in den klimatischenGunstregionen wie ua Europa (Olesen und Bindi 2002) ndash notwendig werden was nach bisherigen Modellsimulationen auch moumlglich sein sollte (Parry et al 2005) Dies koumlnnte es allerdings sinnvoll erscheinen lassen die bisherige Tendenz zu Flaumlchenstilllegungen und Produktions-begrenzung innerhalb der EU umzukeh-ren zumal sich bereits heute eine zuneh-mende Flaumlchenkonkurrenz zur Biomasse-erzeugung abzeichnet Preisveraumlnderun-gen dh voraussichtlich weiter steigende Preise von landwirtschaftlichen Produktenauf Grund von Veraumlnderungen im Ver-haumlltnis zwischen Nachfrage (steigend) und Angebot (sinkend) koumlnnten auch eine An-passung der Gemeinsamen Agrarpolitik der EU erfordern

In Deutschland (EU) bereits existierende Initiativen

Im Oktober 2006 wurde vom Bundesum-weltamt die Erstellung einer nationalen Anpassungsstrategie initiiert (s auch Workshopliste im Anhang) in der die Landwirtschaft bisher allerdings eher eineuntergeordnete Rolle spielt Daruumlber hin-aus existiert eine Vielzahl von For-schungsvorhaben zur Klimafolgenanpas-sung wie zB das Klimazwei-Projekt oder KLIMZUG des BMBF sowie Initiativen auf den verschiedenen Verwaltungsebenen der Laumlnder um Fragen der Anpassung an die Klimaaumlnderung staumlrker institutionell zu verankern Auch auf europaumlischer Ebene existieren Initiativen zur Koordinierungder gemeinsamen Anpassungsstrategie und zur Integration der Anpassung in die


185Nationale und Internationale Forschung und Programme bzw Maszlignahmen zum Thema

Europaumlische Klimaschutzpolitik ndash wie zB im Rahmen des Europaumlischen Klimashyschutzprogrammes Richtungsweisend ist in diesen Fragen ua das Gruumlnbuch das regelmaumlszligig uumlberarbeitet wird und dessen neueste Fassung Mitte 2007 vorgelegt wurde (KOM(2007) 354) Einzelne Reshygelwerke wurden bereits an die veraumlndershyten Anbaubedingungen angepasst so ist zB mittlerweile bereits die Bewaumlsserung im Weinanbau erlaubt

6 Nationale und Internatioshynale Forschung und Proshygramme bzw Maszlignahmen zum Thema Klimawandel und Landwirtschaft

61 Deutschland

Neben den Forschungsaktivitaumlten innershyhalb der BMELV-Ressortforschung zu zentralen Fragen der Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft und moumlglichen Maszlignahmen zur Anpassung (SAG 2006) beschaumlftigen sich zahlreiche weitere Einrichtungen mit dieser Themashytik Dabei handelt es sich zum einen um die Landesanstalten der Laumlnder ndash uumlbershywiegend fuumlr Landwirtschaft einschlieszliglich Pflanzenbau Wein- und Obstbau sowie Umweltschutz und Geologie Aber auch Universitaumlten bzw Fachhochschulen Inshystitute der Helmholtz-Gemeinschaft Max-Planck- sowie verschiedene WGL-Institute (zB ZALF PIK ATB) und von Seiten der privaten Wirtschaft Pflanzenshyzuumlchter und Versicherungsunternehmen etc forschen und arbeiten zu diesem Theshyma Im Folgenden werden einige Aktivitaumlshy

ten ohne Anspruch auf Vollstaumlndigkeit vorgestellt eine Zusammenstellung der in diesem Zusammenhang durchgefuumlhrten Interviews findet sich in Anhang 1 (s auch Kapitel 12)

An der LfL Sachsen werden zB seit 2005 in dem laumlnderuumlbergreifenden Verbundproshyjekt bdquoEntwicklung und Erprobung standshyortangepasster Anbausysteme unter beshysonderer Beruumlcksichtigung der Klimaaumlnshyderungldquo Fruchtfolgen mit trockentoleranshyten Sorten an fuumlr Sachsen typischen Standorten erprobt Daruumlber hinaus wird in Sachsen seit 1993 im Rahmen des Agrarshyumweltprogramms bdquoUmweltgerechte Landwirtschaft (UL)ldquo konservierende Boshydenbearbeitung und Mulchsaat gefoumlrdert Boden(wasser-)schonende im allgemeishynen nicht-wendende Anbauverfahren sind auch in anderen Bundeslaumlndern ndash zB in Sachsen-Anhalt und Thuumlringen ndash auf Grund der geringeren Kosten verbreitet und sind auch fuumlr die Deutsche Landwirtshyschafts-Gesellschaft (DLG) ein Thema Des Weiteren fallen in den Bereich der Landesanstalten phaumlnologische Erhebunshygen zusammen mit Wetteraufzeichnungen an landesweiten Versuchsstationen ndash z B fuumlr Getreide an der LLH Hessen und im Wein- und Obstanbau an der LVWO Bashyden-Wuumlrttemberg Dabei erfolgt auch eine indirekte Erfassung von Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf den Pflanshyzenbau und die Pflanzenzuumlchtung durch Landessortenpruumlfungen Im Rahmen des Klimawandelprojektes BayFORKLIM wurden an der LfL Bayern Untersuchunshygen zu Auswirkungen der UV-Strahlung auf Gerste durchgefuumlhrt ein weiteres Proshyjekt zur Trockenresistenz befindet sich noch in der Durchfuumlhrung

Fuumlr eine betraumlchtliche Anzahl an Bundes-laumlndern sowie Gesamt-Deutschland wur-den bereits regionale Studien zu den Aus-wirkungen kuumlnftiger Klimaveraumlnderungen auf einzelne soziooumlkonomische Sektoren ndash ua die Landwirtschaft ndash und Anpas-sungsmaszlignahmen durchgefuumlhrt (s Kap 4611) so zB fuumlr Bayern (Bay-FORKLIM Bayerischer Klimaverbund 1999) Baden-Wuumlrttemberg (KLARAPIK 2005) Hessen (INKLIM 2012 HLUG 2005) Sachsen (Klimawandel inSachsen Sachstand und Ausblick SMUL 2005) Brandenburg (PIK Report No 83 Gerstengarbe et al 2003) sowie einzelne Regionen (Elbe Weser Maumlrkisch-Oderland) Federfuumlhrend waren bei den Studien entweder regionale Projektver-buumlnde unter Einbeziehung der Landesan-stalten Universitaumlten und sonstiger Ein-richtungen oder das PIK und zT das ZALF

Aktuell hat das BMBF das so genannte bdquoKlimazweildquo Programm aufgelegt das mit Forschungsprojekten zum Klimaschutz und zum Schutz vor Klimawirkungen so-wohl der Mitigation als auch der Adaptati-on an Klimaveraumlnderungen Rechnung traumlgt Fuumlr den landwirtschaftlichen Bereichsind zB die Projekte bdquoLandCare 2020 ndash Vorsorge und Gestaltungspotentiale in laumlndlichen Raumlumen unter regionalen Wet-ter- und Klimaaumlnderungenldquo und bdquoKlio ndash Klimawandel und Obstbau in Deutsch-land115ldquo ndash interessant neben regionalen

115 Dieses Projekt widmet sich der besonderen Bedeu-tung der Schaderregerentwicklung im Obstbau auf-bauend auf den Untersuchungen in Suumlddeutschland wird das Gefaumlhrdungspotential im Obstbau durch veraumlnderte Phaumlnologie und Schaderregerdynamikuntersucht und Moumlglichkeiten zur Anpassung aufge-zeigt

Projektverbuumlnden wie zB der Metropol-region Hannover Braunschweig und Goumlt-tingen die im Rahmen des regionalen Managements von Klimafolgen auch den landwirtschaftlichen Sektor betrachtenDer weiteren Verankerung von Klimaver-aumlnderungen und Anpassungsmaszlignahmen in die regionale Raumplanung und Ent-wicklung wird das neu aufgelegte eben-falls BMBF-finanzierte Forschungspro-gramm bdquoKLIMZUGldquo dienen In diesemZusammenhang sind auch die Aktivitaumlten des UBA zu erwaumlhnen das mit der Ein-richtung des Kompetenzzentrums Klima-folgen und Anpassung bdquoKomPassldquo einen wesentlichen Beitrag zur Vernetzung der nationalen Akteure und der Erarbeitung einer nationalen Anpassungsstrategie leis-tet

Daruumlber hinaus existieren zahlreiche For-schungsaktivitaumlten an den Universitaumlten im landwirtschaftlichen Bereich die sich sowohl direkt als auch indirekt mit Aus-wirkungen von Klimaveraumlnderungen be-fassen hierunter fallen zB Forschungs-projekte

minus zur Verbesserung der Stresstoleranz von Nutzpflanzen116 wie zB zur Verbesserung der Trockenstressresis-tenz von Weizen durch traditionelle undoder gentechnische Pflanzen-zuumlchtung an der TU Muumlnchen oder von Triticale an der Uni Hohenheim

minus zu Auswirkungen von Klimaveraumlnde-rungen auf Pflanzenkrankheiten ua an der Uni Goumlttingen

116 Einen Uumlberblick gibt zB die homepage httpwwwplantstressde

186 Nationale und Internationale Forschung und Programme bzw Maszlignahmen zum Thema


minus zur Bestimmung der Verdunstungsvashyriabilitaumlt verschiedener Kulturpflanshyzen unter sich aumlndernden klimatologishyschen Einfluumlssen und Modellierung der zukuumlnftigen Verdunstung und der Auswirkungen auf den Wasserhausshyhalt an der Uni Rostock

minus zu Auswirkungen von Klimaveraumlndeshyrungen auf die Ertragsentwicklung der wichtigsten Feld- und Gemuumlseshykulturen an der Uni Hohenheim

minus zu Auswirkungen von Klimaveraumlndeshyrungen auf den Weinbau (Wasservershyfuumlgbarkeit und Bodenbearbeitung Sortenverschiebung Pathogene UV-Strahlung) an der FH Geisenheim ndash um nur einige zu nennen

Dabei werden einzelne Forschungsarbeishyten zum Klimawandel zunehmend gebuumlnshydelt und Klimaforschungsprogramme einshygerichtet (zB an der Uni Hohenheim) Seitens der privaten Zuumlchter liegt zunehshymend ein Schwerpunkt auf Trockenstressshyresistenz von landwirtschaftlichen Nutzshypflanzen wobei neben Grundlagenforshyschung der Austausch mit internationalen Zentren erfolgt wie zB CIMMYT dem internationalen Zentrum fuumlr Mais- und Weizenforschung in Mexiko Zu den Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen auf die Veredelungswirtschaft liegen noch recht wenig Erkenntnisse in Deutschland vor Diese Luumlcke fuumlr die Rinderzucht zu schlieszligen hat zB das noch in der Plashynungsphase befindliche Forschungsvershybundprojekt bdquoANIMACLIMldquo unter Federshyfuumlhrung des ZALF und Mitwirkung des Forschungsinstituts fuumlr die Biologie landshywirtschaftlicher Nutztiere (FBN Dumshymerstorf) zum Ziel

62 Europa und sonstiges Ausshyland

Innerhalb der EU bzw Europas existieren eine Reihe von Initiativen und Programshymen zur Foumlrderung und Koordinierung der Klimafolgenforschung Waumlhrend in fruumlheshyren Jahren neben der Mitigation der Schwerpunkt auf der Erforschung der Klimaveraumlnderungen und ihrer moumlglichen Auswirkungen lag ndash zB in Projekten wie ESPACE117 CHIP118 ATEAM119 PRUshyDENCE120 oder speziell auf die Landwirtshyschaft ausgerichtet das COST Action Proshyjekt Nr 734 bdquoCLIVAGRIldquo121 ndash konzentshyriert sich die Forschung in juumlngster Zeit zunehmend auf die Unterstuumltzung und Planung nationaler sowie internationaler Anpassungsmaszlignahmen an Klimaveraumlndeshyrungen (EEA 2005) Entsprechend aumlndershyte sich in der zweiten Programmphase des Europaumlischen Klimawandelprogrammes (ECCP European Climate Change Proshygramme) die 2005 begann der Fokus von der Mitigation auf Auswirkungen und Anshy

117 European Stress Physiology and Climate Experishyment EU-weit durchgefuumlhrtes Projekt zur Erforshyschung der Wirkung erhoumlhter CO2-Konzentrationen und sonstiger Stressfaktoren (Trockenheit Ozon) auf die Weizenproduktion (zB Bender et al 1999a) 118 CHanging Climate and Potential Impacts on Potato Yield and Quality (De Temmerman et al 2002) 119 Advanced Terrestrial Ecosystem Analysis and Modelling unter Federfuumlhrung des PIK durchgefuumlhrte Modellstudie zur Abschaumltzung der Vulnerabilitaumlt verschiedener von Oumlkosystem-Serviceleistungen abhaumlngiger soziooumlkonomischer Sektoren in Bezug auf den globalen Wandel (zB Schroumlter et al 2004) 120 Prediction of Regional scenarios and Uncertainties for Defining EuropeaN Climate change risks and Effects Europa-weit durchgefuumlhrtes Forschungsproshyjekt zur Verbesserung der regionalen Klimamodellieshyrung in Hinblick auf ihre Verwendung fuumlr die Klimashyanpassung und ndashmitigation 121 bdquoImpacts of CLImate change and Variability on European AGRIcultureldquo der Europaumlischen Kooperatishyon im Bereich der wissenschaftlichen und technischen Forschung

passung Auch im Siebten Forschungs-rahmenprogramm der EU (FP7 2007-2013) bleibt Klimawandel weiterhin eine Prioritaumlt (KOM(2007) 354) Neben einer Reihe von Projekten zur Klimaveraumlnde-rung wird hier mit dem Project bdquoADAM122ldquo uumlber die Mitigation hinaus die Adaption zur Politikberatung unter-stuumltzt (European Commission 2005a)

Die ERA-NET123 basierte Klimafor-schungskoordination bdquoCIRCLEldquo (Climate Impact Research Coordination for a Lar-ger Europe) liefert in ihrem Laumlnderberichtvon 2006 einen aktuellen und umfassen-den Uumlberblick uumlber den Stand der Klima-forschung und der Entwicklung von natio-nalen Anpassungsstrategien fuumlr die meis-ten Laumlnder Europas (CIRCLE 2006) Zum Zeitpunkt der Berichterstellung(15052006) hatte Finnland als einziges europaumlisches Land eine ausgearbeitete nationale Anpassungsstrategie Frank-reich Groszligbritannien und Norwegen wa-ren bei der Entwicklung bereits recht fort-geschritten und eine Vielzahl weiterer Laumlnder einschlieszliglich Deutschlands wies erste Ansaumltze auf

In Groszligbritannien profitiert das bereits 1997 unter Federfuumlhrung des Department of Environment Food and Rural Affairs (DEFRA) eingerichtete nationale Klima-Impakt-Programm (UKCIP United King-dom Climate Impacts Programm) von dem dort angesiedelten renommierten Klimare-chenzentrum dem Hadley Center und sei-

122 ADaptation And Mitigation Strategies Supporting European Climate Policy123 bdquoEuropean Research Area Networksldquo zur Unter-stuumltzung der Zusammenarbeit und Koordinierung von nationalen undoder regionalen Forschungsprogram-men in Europa

nem globalen Klimamodell HadCM (4) Das Ministerium hat eine Reihe von Be-richten zu Auswirkungen von Klimaver-aumlnderungen auf die britische Landwirt-schaft und moumlgliche Anpassungsmaszlignah-men erarbeitet (zB DEFRA 2000) und bindet bei der Erstellung einer nationalen Anpassungsstrategie eine Vielzahl von nationalen und regionalen Stakeholdern ein (zB DEFRA 2006) Tendenziell wird die britische Landwirtschaft wie generell fuumlr Nordeuropa vorhergesagt bei Ergrei-fen der sich bietenden Chancen und ent-sprechender Realisierung von Anpas-sungsmaszlignahmen eher von der Klimaer-waumlrmung profitieren diese wird ua denAnbau neuer Kulturen (zB Wein) ermoumlg-lichen und auch die Ertraumlge bisher unter-halb ihres physiologischen Temperaturop-timums angebauter Kulturen wahrschein-lich steigern

In dem CIRCLE-Bericht auszligen vor bleibt die Forschungslandschaft zum Klimawan-del in der Schweiz Neben dem Forum fuumlr Klima- und globalen Wandel (Proclim) werden hier Forschungsaktivitaumlten im Rahmen des nationalen Forschungs-schwerpunktes Klima (NFS Klima) und des Nationalen Klimakompetenzzentrums (NCCR) durchgefuumlhrt Ebenso finden sich keine Informationen zu Spanien dessen Landwirtschaft schon heute groszligflaumlchig von kuumlnstlicher Beregnung abhaumlngt und in Zukunft zunehmend mit Problemen der Verknappung von Wasserressourcen kon-frontiert sein duumlrfte Spanien ist zB auchneben Oumlsterreich und Bulgarien als Ver-treter der am nachteiligsten vom Klima-wandel betroffenen Laumlnder Teilnehmer des EU-finanzierten Projektes bdquoAGRIDEMAldquo (Modelling tools and



AGRIcultural DEcision MAking) das ein Netzwerk schaffen will um die Ergebnisse von Modellentwicklern zu Auswirkungen von Klimaveraumlnderung auf die Landwirtshyschaft mit den potentiellen Nutzern besser zusammenzufuumlhren Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der fuumlr die Landwirtschaft besonders wichtigen Abschaumltzung der Auswirkungen extremer Wetterereignisse

Im auszligereuropaumlischen Raum verfuumlgen insbesondere die USA Kanada und Austshyralien uumlber bedeutende Klimarechenzentshyren (siehe dazu auch Kap 222) und natishyonale Programme zum Klimawandel Kashynada wird im Allgemeinen ebenso wie Russland und Nordeuropa auf Grund der sich verlaumlngernden Vegetationsperiode und waumlrmerer Temperaturen zu den potenshytiellen Gewinnern der Klimaerwaumlrmung gezaumlhlt (IPCC 2007b) Allerdings beeinshytraumlchtigt auch hier die zunehmende Klishymavariabilitaumlt einschlieszliglich einer houmlheren Erosionsgefaumlhrdung und Hitzestress etc die positive Tendenz so dass letztendlich entsprechende Anpassungsmaszlignahmen daruumlber entscheiden werden ob sich die Klimaveraumlnderungen positiv auf die kanashydische Landwirtschaft auswirken werden Entsprechende Ansaumltze werden von dem bdquoClimate Change Impacts and Adaptation Directorateldquo des Kanadischen Ministerishyums fuumlr Natuumlrliche Ressourcen koordiniert (Natural Resources Canada 2004) In den USA werden sich die Anbauguumlrtel fuumlr Mais Weizen und Soja in Richtung Norshyden verschieben bzw erweitern Uumlberwieshygend positiven Auswirkungen erhoumlhter Temperaturen und CO2-Konzentrationen stehen zunehmende Probleme durch Eroshysion und Wasserverknappung entgegen ua durch den Verlust von Schmelzwasser

aus den Rocky Mountains zu Beginn der Vegetationsperiode Bereits 2003 wurde ein strategischer Plan fuumlr das Klimawanshydel-Wissenschaftsprogramm124 entwickelt (CCSP and Subcommittee on Global Change Research 2003) der die Anstrenshygungen der US Wissenschaft in dem Beshyreich Klimawandel und Globaler Wandel koordiniert und steuert

Dagegen wird die Landwirtschaft in Austshyralien unter den steigenden Temperaturen und insbesondere unter der Verknappung der Wasserversorgung und der zunehmenshyden Gefahr von Duumlrreperioden leiden Deshalb misst die Australische Regierung dem so genannten CO2-Duumlngeeffekt der ansteigenden atmosphaumlrischen CO2shyKonzentration eine entscheidende Bedeushytung zu Arbeiten zur Erforschung der Wirkung ansteigender Kohlendioxid-Konzentrationen va auf Weizen Austrashyliens cash crop Nummer eins werden durch das Australische bdquoGreenhouse Ofshyficeldquo koordiniert (Australian Greenhouse Office 2005)

7 Offene Fragen und Forshyschungsbedarf

Im Rahmen der vorliegenden Studie wurshyden zT erhebliche Kenntnisdefizite fuumlr die Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels auf die deutsche Landwirtshyschaft identifiziert Aktueller Forschungsshybedarf ergibt sich daraus vor allem in folshygenden Bereichen (siehe dazu zB auch SAG 2007 IPCC 2007b KOM(2007) 354 Monjon und Soumagnac 2007)

124 CCSP (Climate Change Science Programm) Strashytegic Plan

minus Regionalisierung von Klimamodellen

minus Verbesserung des Prozessverstaumlndnis-ses zu den Auswirkungen des Klima-wandels auf die Landwirtschaft

minus Verbesserung des Verstaumlndnisses der Soziooumlkonomischen Auswirkungen des Klimawandels und von Anpas-sungsmaszlignahmen

minus Weiterentwicklung und Harmonisie-rung der verschiedenen Modelle (Wirkungs- Ertrags- Sektor- Regio-nal- Global-)

minus Durchfuumlhrung flaumlchendeckender regi-onaler Studien unter Beruumlcksichti-gung der regionalen Vulnerabilitaumlt gegenuumlber Klimaveraumlnderungen und der regionalen Anpassungskapazitaumlt der Landwirtschaft (wichtig Ver-wendung gleicher Grundlagen)

minus Sektoruumlbergreifende Integration der einzelnen Studien unter Beruumlcksichti-gung von Synergieeffekten bzw Kon-flikten mit anderen Faktoren bzw Po-litiken die die Agrarwirtschaft beein-flussen

Regionalisierung von Klimamodellen (Ag-rarmeteorologie)

Bisher liegen fuumlr das Bundesgebiet regio-nale Klimamodelle mit einer Aufloumlsung von 10 x 10 km vor Da die Houmlhe von Niederschlaumlgen generell und insbesondere von sommerlichen konvektiven Nieder-schlagsereignissen in Abhaumlngigkeit von der Topographie kleinraumlumig stark variie-ren kann ist eine houmlhere Aufloumlsung anzu-streben moumlglichst auf Betriebs- bzw Schlagebene Auch fuumlr die Vorhersage der

zukuumlnftigen Haumlufigkeit des Auftretens von zB Frostereignissen sind kleinraumlumigeProjektionen essentiell

Verbesserung des Prozessverstaumlndnisses zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft

Basis aller Klimafolgenabschaumltzungen ist ein fundiertes Prozessverstaumlndnis im Sys-tem Atmosphaumlre-Bestand-Boden Bisher liegen jedoch keine umfassenden experi-mentellen Untersuchungen zur Abschaumlt-zung der Wechselwirkungen sich gleich-zeitig aumlndernder Klimavariablen auf die verschiedenen Agraroumlkosysteme ein-schlieszliglich veraumlnderter Dynamik von Schadorganismen und von im Boden ab-laufenden Prozessen vor Zum Teil beste-hen auch noch Kenntnisdefizite in Bezug auf einzelne Kulturen und Klimaparame-ter wie zB die sortenspezifische Reakti-on auf Extremtemperaturen abnehmendeWinterhaumlrte oder das Ausmaszlig des CO2-Duumlngeeffektes einschlieszliglich des Wasser-spareffektes in Abhaumlngigkeit der Naumlhr-stoffversorgung der jeweiligen Kultur und die Ausdehnung der Experimente auf bis-her nicht untersuchte Sorten bzw Kultu-ren wie insbesondere C4-Pflanzen fuumlr die Biomasseproduktion125 Weitere gravie-rende Luumlcken bestehen im Hinblick aufdie Folgen des Klimawandels fuumlr die Pro-duktqualitaumlt sowie die Folgen einer zu-nehmenden Klimavariabilitaumlt Die experi-mentellen Beitraumlge zur Klimafolgenab-schaumltzung liefern Grundlagen zur Ent-wicklung Optimierung und Validierung von Prognosemodellen (su)

125 Eine detaillierte Auflistung wesentlicher For-schungsfragen findet sich ua in SAG 2007

190 Offene Fragen und Forschungsbedarf

191Offene Fragen und Forschungsbedarf

Verbesserung des Verstaumlndnisses der soshyziooumlkonomischen Auswirkungen des Klishymawandels und von Anpassungsmaszlignahshymen

Die bisher vorliegenden oumlkonomischen Abschaumltzungen zu den Folgen des Klimashywandels bleiben meist auf einem hohen Abstraktionsniveau stehen und basieren im Wesentlichen auf Annahmen daruumlber wie sich die Landwirtschaft an veraumlnderte Klimabedingungen und Weltagrarpreise anpasst (Brockmeier et al 2007) Um ashyber aus dem breit gefaumlcherten Katalog an theoretischen Anpassungsmoumlglichkeiten (s Kap 5) die regional bzw fuumlr den jeshyweiligen Betrieb(-styp) sinnvollsten Optishyonen auswaumlhlen zu koumlnnen fehlt bisher eine Kosten-Nutzen-Analyse der verschieshydenen Anpassungsmaszlignahmen unter den spezifischen Anbaubedingungen besonshyders wichtig ist hierbei die Identifikation so genannter bdquono-regretldquo-Maszlignahmen Hierzu waumlren ua langfristig angelegte Untersuchungsprojekte wie zB Beishyspielsbetriebe inklusive Freilandtierhalshytung in klimatisch bzw naturraumlumlich unshyterschiedlichen Regionen erforderlich Wichtige Herausforderungen und moumlglishyche Strategien fuumlr die Pflanzenzuumlchtung wurden bereits unter 512 aufgezeigt Ein besonderer Forschungsbedarf koumlnnte sich aus der zuumlchterischen Anpassung an mulshytiple Stressfaktoren einschlieszliglich biotishyscher und abiotischer Komponenten ergeshyben Daruumlber hinaus muss das Verstaumlndnis verbessert werden wie Anpassung ablaumluft um diese gegebenenfalls zB institutionell unterstuumltzen zu koumlnnen

Weiterentwicklung und Harmonisierung der verschiedenen Modelle

In den letzten Jahren haben die verschieshydenen Modelle (Wirkungs- Ertrags- Sekshytor- Regional- Global-) beachtliche Fortshyschritte gemacht Dennoch besteht weitershyhin die Herausforderung moumlglichst saumlmtshyliche Faktoren der Klimaveraumlnderungen einschlieszliglich Ruumlckkopplungsmechanisshymen in den Modellen abbilden zu koumlnnen und uumlber die Integration regional bzw sektoral limitierter Modelle schlieszliglich den gesamten (nationalen bis internationashylen) Agrarsektor betrachten zu koumlnnen Trotz der Notwendigkeit regionale Moshydelle an die jeweiligen Untersuchungsbeshydingungen anzupassen muss dabei eine Harmonisierung der verwandten Modelle erfolgen da sonst erhebliche Unterschiede zwischen den Ergebnissen bestehen (zB Olesen et al 2007)

Durchfuumlhrung flaumlchendeckender regionashyler Studien unter Beruumlcksichtigung der regionalen Vulnerabilitaumlt gegenuumlber Klishymaveraumlnderungen und der regionalen Anshypassungskapazitaumlt der Landwirtschaft

Bisher existieren nur fuumlr eine begrenzte Anzahl an Bundeslaumlndern bzw Naturraumlushymen (s Tab 3) regionale Studien zur Auswirkung des Klimawandels auf die regionale Agrarproduktion die bestenfalls nur theoretische Anpassungsmaszlignahmen aufzeigen ohne eine realistische Kosten-Nutzen-Analyse von Anpassungsoptionen einzubeziehen Daruumlber hinaus erschweren unterschiedliche Modellannahmen (zu Emissionsszenarien etc) die Vergleichshybarkeit der einzelnen Studien Auch im Rahmen der bundesweit durchgefuumlhrten

Diskussion zur nationalen Anpassungs-strategie waumlre die Erstellung flaumlchende-ckender regionaler Klimastudien zu Aus-wirkungen der Klimaveraumlnderungen auf die Landwirtschaft unter Verwendung der gleichen Grundlagen erstrebenswert

Sektoruumlbergreifende Integration der ein-zelnen Studien unter Beruumlcksichtigung von Synergieeffekten bzw Konflikten mit ande-ren Faktoren und Politiken die die Ag-rarwirtschaft beeinflussen

Daruumlber hinaus muumlssen Interaktionen mit benachbarten Sektoren die Auswirkungen auf die Landnutzung haben analysiert werden (s dazu auch Kap 472) Gleich-zeitig muumlssen sowohl Synergieeffekte als auch Konflikte mit weiteren Faktoren und Politiken die die Agrarwirtschaft beein-flussen wie zB die Foumlrderung des Bio-masseanbaus beruumlcksichtigt werden

8 Schlussfolgerungen und Ausblick

Die moumlglichen Auswirkungen der mittle-ren Veraumlnderungen einzelner Klimaele-mente auf die landwirtschaftliche Produk-tion im Allgemeinen sind weitgehend be-kannt Allerdings liegen insbesondere fuumlr die Tierproduktion nur wenige fuumlr Deutschland spezifische Untersuchungen bzw Erfahrungen vor Daruumlber hinaus bestehen noch erhebliche Kenntnisdefizitein Hinblick auf die Interaktionen verschie-dener kombinierter Faktoren sowie bezuumlg-lich der Auswirkungen der zunehmenden Klimavariabilitaumlt Nur mit dieser Kenntnislassen sich realistische Prognosen der

Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen auf die lokale regionale und letztlich glo-bale Agrarproduktion treffen

Auch zu moumlglichen Anpassungsmaszlignah-men liegt heutzutage bereits ein umfang-reiches theoretisches Wissen vor um diese tatsaumlchlich umzusetzen und eine effiziente Anpassung zu gewaumlhrleisten fehlen aller-dings haumlufig konkrete Kosten-Nutzen-Analysen der einzelnen Maszlignahmen auf regionaler bzw lokaler Ebene Dabei soll-te die Identifikation weitgehend kosten-neutraler so genannter bdquono-regretldquo-Strategien Prioritaumlt haben um auf dieser Basis schrittweise den Anpassungsprozess einzuleiten der in Abhaumlngigkeit von der Realisierung der fortschreitenden Klima-veraumlnderungen gesteuert und korrigiert werden kann Daruumlber hinaus sind Ent-scheidungsgrundlagen fuumlr kostenintensive laumlngerfristige Anpassungsmaszlignahmen zu erarbeiten

Generell ist davon auszugehen dass die Landwirtschaft in Deutschland bei insge-samt uumlberwiegend maumlszligiger Vulnerabilitaumlt und auf Grund oumlkonomischer und sonsti-ger Ressourcen relativ hohen Anpassungs-kapazitaumlt in der Lage sein sollte sich anmoderate Klimaveraumlnderungen anzupassen und sich eroumlffnende Chancen zu nutzen Das schlieszligt allerdings nicht aus dass dielandwirtschaftliche Nutzung einzelner Re-gionen bzw bestimmte landwirtschaftlicheBetriebszweige in Zukunft unrentabel werden koumlnnten Dagegen koumlnnte sich die landwirtschaftliche Flaumlchennutzung in be-guumlnstigten Regionen intensivieren zumal es in Zukunft zur Sicherung der globalen Versorgung mit Nahrung und Rohstoffen voraussichtlich notwendig werden wird


193Zusammenfassung

die Agrarproduktion in klimatischen Gunstregionen zu steigern Moumlgliche Auswirkungen auf die Servicefunktionen von Agraroumlkosystemen wie zB Regeshylungsfunktionen fuumlr Wasser- und Stoffshyhaushalt sowie ihre Bedeutung als Lebensshyraum fuumlr Mensch Fauna und Flora sind dabei ebenso wie Interaktionen mit andeshyren Sektoren zu beruumlcksichtigen um Synshyergien zu nutzen und Konflikte zu vermeishyden

9 Zusammenfassung

Einfuumlhrung

Innerhalb der letzten Jahre hat sich ein Wandel in der Diskussion zum Klimashywandel vollzogen waumlhrend bisher uumlbershywiegend die Reduktion von Treibhausgasshyemissionen dh die Mitigation im Mittelshypunkt der Agenda stand tritt mittlerweile auch die Anpassung an die nicht mehr aufzuhaltenden Folgen des Klimawandels in den Fokus Dabei ist die Landwirtschaft neben der Forstwirtschaft wie kaum ein anderer Wirtschaftszweig vom Wetter und vom Klima abhaumlngig und damit unmittelshybar vom Klimawandel betroffen Der Exshytremsommer 2003 und zT auch 2006 gilt gemeinhin als Indiz wie das zukuumlnftige Klima aussehen koumlnnte und worauf die Landwirtschaft sich wird einstellen muumlsshysen

Zielsetzung dieser Studie war den aktuelshylen Sachstand uumlber moumlgliche Auswirkunshygen des Klimawandels auf die deutsche Landwirtschaft sowie uumlber moumlgliche Anshypassungsmaszlignahmen zusammenzustellen und zu analysieren Dazu wurden neben einer ausgiebigen Literaturrecherche auch

eigene Arbeiten zum Thema und Intershyviews mit landwirtschaftlichen Einrichshytungen in ganz Deutschland zu laufenden bzw geplanten und abgeschlossenen Forshyschungsarbeiten Projekten und Erfahrunshygen ausgewertet

Der anthropogene Klimawandel

Auf Grund der anthropogen bedingten Zushynahme von CO2 und anderen Treibhausgashysen (Methan Lachgas Ozon etc) in der Atmosphaumlre hat die globale Durchschnittsshytemperatur im letzten Jahrhundert um ca 06-07degC zugenommen Gleichzeitig hashyben weltweit ua auch die Niederschlaumlge zugenommen wobei die Veraumlnderungen der Niederschlaumlge groszlige regionale Untershyschiede aufweisen Bis Ende dieses Jahrshyhunderts wird die mittlere Temperatur in Abhaumlngigkeit von dem Anstieg der Treibshyhausgasemissionen global um weitere 14 bis 58degC ansteigen wobei die wahrshyscheinlichste Temperaturzunahme bei 3degC liegt Gleichzeitig werden voraussichtlich Klimaextreme wie Duumlrreperioden oder Starkregenereignisse zunehmen Fuumlr Deutschland wird bis Ende des 21 Jahrshyhunderts ein mittlerer Temperaturanstieg von ca 25-35degC erwartet Dem bisherishygen Trend folgend wird die Erwaumlrmung regional und saisonal unterschiedlich stark ausgepraumlgt sein die staumlrkste Erwaumlrmung wird im Winter erwartet je nach dem verwandten regionalen Klimamodell ndash WETTREG bzw REMO ndash wird eine staumlrshykere Erwaumlrmung fuumlr Norddeutschland bzw den Alpenraum und Suumlddeutschland prognostiziert Ferner nehmen die Niedershyschlaumlge insgesamt zwar uumlberwiegend zu waumlhrend der Vegetationsperiode allerdings

zT deutlich ab wie va im NordostenDeutschlands

Produktionsbedingungen fuumlr die Land-wirtschaft in Deutschland

Im Jahr 2005 betrug die landwirtschaftlichgenutzte Flaumlche in Deutschland mit 17 Millionen Hektar ca 54 der Gesamtflauml-che Der groumlszligte Anteil entfaumlllt auf Acker-land (119 Mio ha) gefolgt von Dauer-gruumlnland (49 Mio ha) Sonderkulturen wie Obst- Zierpflanzen- und Gemuumlseanbau fallen flaumlchenmaumlszligig wenig ins Gewicht tragen allerdings ndash ebenso wie die Verede-lungswirtschaft ndash uumlberproportional zur Wertschoumlpfung bei Bayern ist flaumlchenmauml-szligig das bedeutendste Agrarbundesland (33 Mio ha) es folgen Niedersachsen (26 Mio ha) und Nordrhein-Westfalen (16 Mio ha) Neben der nationalen Nachfrage bestimmt vor allem die Gemeinsame Eu-ropaumlische Agrarpolitik (GAP) und zuneh-mend auch der globale Agrarhandel die Markt- und damit auch die Anbaubedin-gungen fuumlr die deutsche Landwirtschaft

Daruumlber hinaus entscheiden die Standort-anspruumlche der einzelnen Kulturen und die naturraumlumlichen Gegebenheiten ein-schlieszliglich der Infrastruktur bzw Markt-naumlhe uumlber regionale Anbaumoumlglichkeiten und Ertragsleistung Waumlhrend fruchtbare Boumlden sowohl im oberen Rheintal als auch entlang der loumlssreichen Boumlrden in der Mit-te Deutschlands und den jungen Marschen an der Kuumlste angetroffen werden limitie-ren im Norden bzw in houmlheren Lagen haumlufig geringe Temperatursummen va im Nordosten dagegen mangelnder Nie-derschlag bzw limitierte Wasserversor-gung die Ertragsleistung bzw die Anbau-

eignung landwirtschaftlicher Kulturen Entsprechend dieser unterschiedlichen Voraussetzungen sind die einzelnen Bun-deslaumlnder bzw Naturraumlume auch unter-schiedlich vulnerabel gegenuumlber Klima-veraumlnderungen So fanden sich die staumlrks-ten Ertragseinbruumlche im Duumlrresommer 2003 bzw 2006 charakteristischer Weise va im Nordosten (insbesondere Branden-burg) und zT auch im Suumlden wo ua ho-he Sommertemperaturen und die zuneh-mende Fruumlhsommertrockenheit bereits heute den Ertragszuwachs zB von Win-terweizen limitieren

Allerdings ist die Landwirtschaft nicht nur den Klimaveraumlnderungen ausgesetztDurch die Emission von Treibhausgasen traumlgt sie selber einerseits zum Klimawan-del bei kann andererseits aber durch den Anbau nachwachsender Rohstoffe zum Klimaschutz beitragen Auch extensive Bewirtschaftungsweisen wie zB der oumlko-logische Landbau koumlnnen zur Emissions-minderung aus der Landwirtschaft bzw zum Klimaschutz beitragen

Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft

Auswirkungen einer Temperaturerhoumlhung

Eine Temperaturerhoumlhung betrifft die ge-samte pflanzliche und tierische Produkti-on da alle biologischen und chemischen Reaktionen in Organismen und Oumlkosyste-men von der Temperatur beeinflusst wer-den Allerdings sind Pflanzen auf Grund ihrer Immobilitaumlt und fehlender Tempera-turregulation staumlrker als Tiere den klimati-schen Einfluumlssen ihres Wuchsortes ausge-setzt Dabei sind (pflanzen-) physiologi-

194 Zusammenfassung

195Zusammenfassung

sche Prozesse in der Regel durch Kardishynaltemperaturen gekennzeichnet wobei neben dem Temperaturoptimum das Temshyperaturminimum die Kaumlltegrenze und das Temperaturmaximum die Hitzegrenze darshystellt Diese Kardinaltemperaturen sind artenspezifisch und daruumlber hinaus je nach Standort und Herkunft sehr unterschiedshylich ausgepraumlgt Bei Uumlberschreiten des optimalen Temperaturbereiches erfolgt haumlufig ein abrupter Ruumlckgang in Wachsshytum und Ertrag

Demnach sollte eine moderate gleichmaumlshyszligige Erwaumlrmung und die damit einhergeshyhende Verlaumlngerung der Vegetationsperishyode auf Grund der gesteigerten metabolishyschen Aktivitaumlt uumlberall dort positive Ausshywirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion haben wo die gegenwaumlrtige Temperatur limitierend ist Dagegen fuumlhrt selbst eine geringe Temperaturerhoumlhung bei landwirtschaftlichen Kulturen die beshyreits im Bereich ihres Temperaturoptishymums wachsen zu Wachstums- bzw Ershytragseinbuszligen da viele Stoffwechselproshyzesse zunehmend gestoumlrt werden Auszligershydem nimmt bei houmlheren Temperaturen im Allgemeinen die Atmung zu und verrinshygert die durch eine erhoumlhte Photosyntheseshyrate gesteigerte Wuchs- und Ertragsleisshytung Daruumlber hinaus beschleunigen waumlrshymere Temperaturen die Entwicklung und reduzieren damit bei determinierten Kultushyren dh Kulturen deren Entwicklungsvershylauf uumlber Waumlrmesummen gesteuert wird wie zB Getreide durch die Verkuumlrzung der Kornfuumlllungsphase in der Regel das Ertragspotential Des Weiteren koumlnnten Schaumlden in Folge einer erhoumlhten Spaumltshyfrostgefaumlhrdung (va im Obstbau) und verringerten Winterhaumlrte zunehmen In der

Tierproduktion senken steigende Durchshyschnittstemperaturen Heizkosten im Stallshybetrieb und die Sterblichkeit waumlhrend der Wintermonate allerdings koumlnnten houmlhere Sommertemperaturen die Nahrungsaufshynahme und die Produktivitaumlt verringern und dadurch deutliche Produktionseinbushyszligen verursachen

Kritischer als der mittlere Temperaturanshystieg wird jedoch die Zunahme der Klimashyvariabilitaumlt bewertet Zunehmender Hitzeshystress kann dabei in Abhaumlngigkeit von seishynem zeitlichen Auftreten massive Schaumlden verursachen Besonders hitzesensitiv sind generative Stadien wie va die Bluumlte bzw die Reproduktion Hier koumlnnen hohe Temshyperaturen zu Problemen bei der Befruchshytung bis hin zur Sterilitaumlt fuumlhren Auszligershydem kann sich Hitzestress negativ ndash aber uU auch positiv ndash auf die Produktqualitaumlt und damit die menschliche Ernaumlhrung ausshywirken

Auswirkungen erhoumlhter atmosphaumlrischer CO2-Konzentrationen

CO2 in der Atmosphaumlre ist als Substrat der Photosynthese fuumlr das Pflanzenwachstum und damit fuumlr die gesamte landwirtschaftshyliche Produktion von fundamentaler Beshydeutung Waumlhrend zunehmende CO2shyKonzentrationen durch den Treibhausefshyfekt zur Klimaerwaumlrmung beitragen ist die gegenwaumlrtige CO2-Konzentration fuumlr C3-Pflanzen suboptimal Zu diesen gehoumlshyren fast alle hier angebauten landwirtshyschaftlichen Kulturen mit Ausnahme von Mais als wichtigstem Vertreter der C4shyPflanzen Bei ausreichender Naumlhrstoff-und Wasserversorgung foumlrdern steigende atmosphaumlrische CO2-Gehalte daher die

Photosynthese und das Wachstum was auch als so genannter CO2-Duumlngeeffektbezeichnet wird Auszligerdem verringernhoumlhere CO2-Konzentrationen die Blatt-transpiration sowohl von C3- als auch C4-Pflanzen Durch die gesteigerte Wasser-nutzungseffizienz werden die Bodenwas-servorraumlte geschont was negativen Aus-wirkungen der Klimaerwaumlrmung entge-genwirken koumlnnte Allerdings erwaumlrmen sich die Bestaumlnde in Folge der geringerenVerdunstungskuumlhlung auch staumlrker

Hinsichtlich der Houmlhe der Ertragssteige-rung durch den CO2-Duumlngeeffekt besteht noch ein beachtlicher Forschungsbedarf zum einen liegen Ergebnisse aumllterer Kammerversuche mit Ertragssteigerungen von durchschnittlich ca 33 fuumlr C3-Pflanzen und ca 10 fuumlr C4-Pflanzen zum Teil erheblich uumlber den Ergebnissen neue-rer Freilanduntersuchungen mit Ertrags-steigerungen zB fuumlr Weizen zwischen 8 und 16 Zum anderen existieren nicht nur beachtliche Unterschiede in der Reak-tion verschiedener Pflanzentypen sondern auch zwischen verschiedenen Sorten Be-sonders sensitiv sollten Kulturen mit einer ausgepraumlgten Senkenstaumlrke reagieren wie zB junge Baumlume und insbesondere Obst-baumlume sowie Knollen- und Wurzelkultu-ren Auch Leguminosen profitieren in der Regel deutlich von einer CO2-Anreicherung

Daruumlber hinaus kommt es haumlufig zu Ver-aumlnderungen in der chemischen Zusam-mensetzung des pflanzlichen Gewebes durch den so genannten CO2-Verduumlnnungseffekt bei dem va erhoumlhte Kohlenhydratgehalte zu einer relativ nied-rigeren Konzentration an anderen Naumlhr-

und Inhaltsstoffen wie va Stickstoff fuumlh-ren Neben dem Proteingehalt sind auch sekundaumlre Pflanzeninhaltsstoffe betroffen

Auswirkungen von Niederschlagsveraumlnde-rungen

Wasser ist neben der Temperatur der ent-scheidende Wachstums- und Ertragspara-meter Bei Wassermangel kommen Stoff-wechselprozesse und damit auch das Wachstum zum Erliegen Damit bestimmt letztendlich der Niederschlag bzw der Wasserhaushalt welche Kulturpflanzeninnerhalb einer relativ weiten Temperatur-spanne erfolgreich angebaut werden koumln-nen Sofern keine Beeinflussung durch Grundwasser vorliegt setzt sich dieser va aus der Niederschlagsmenge und -verteilung dem Abfluss und der Verduns-tung zusammen Auf Grund der bei waumlr-meren Temperaturen houmlheren potentiellen Verdunstung und zunehmender sommerli-cher Trockenheit muss in Zukunft voraus-sichtlich verstaumlrkt mit Ertragseinbuszligen in der Landwirtschaft gerechnet werden Da-bei duumlrfte die Wasserversorgung beson-ders kritisch fuumlr landwirtschaftliche Kultu-ren in Regionen werden deren Boumlden uumlber eine geringe Wasserspeicherkapazitaumlt ver-fuumlgen wie zB grundwasserferne Sandbouml-den und bzw oder in Regionen die bereits heute unter Wasserknappheit leiden wie zB in Brandenburg oder Sachsen-Anhalt Regional kann eine veraumlnderte Wasserfuumlh-rung der Fluumlsse die Situation verschaumlrfen da ua in Zukunft die Schneeschmelze im Fruumlhjahr zeitiger einsetzen wird und auch weniger Niederschlag als Schnee fallenwird Auszligerdem koumlnnte die Grundwasser-neubildung bei einer laumlngeren Vegetati-

196 Zusammenfassung

197Zusammenfassung

onsperiode und einer geringeren Infiltratishyon von Starkregenniederschlaumlgen nach Trockenperioden verringert sein

Daruumlber hinaus sind Naumlhrstoffe bei gerinshyger Bodenfeuchte schlechter verfuumlgbar und die Anfaumllligkeit gegenuumlber Winderoshysion nimmt zu Herrschen bereits zu Vegeshytationsbeginn trockene Bedingungen vor kann sich auch in Abhaumlngigkeit vom Boshydentyp das Keimen bzw Aufgehen von Ackerkulturen verringern Im Gegensatz dazu kann die Zunahme winterlicher Nieshyderschlaumlge insbesondere auf schweren Boumlshyden oder bei hoch anstehendem Grundshywasser die Bodenbewirtschaftung ershyschweren Bei zukuumlnftig erhoumlhter Hochshywassergefahr ndash va im Winter und Fruumlhshyjahr ndash muss voraussichtlich verstaumlrkt mit der Uumlberflutung von landwirtschaftlichen Flaumlchen und Schaumlden durch Staunaumlsse geshyrechnet werden gleichzeitig nimmt die Erosionsgefahr und die Auswaschung von Naumlhr- und Schadstoffen zu Auszligerdem koumlnnten bei zunehmender Staumlrke und Haumlushyfigkeit von Stuumlrmen vermehrt Lagerschaumlshyden auftreten

Auswirkungen der gleichzeitigen Aumlndeshyrungen verschiedener Klimaelemente

Bisher bestehen noch weit reichende Unshysicherheiten bezuumlglich der komplexen Auswirkungen der sich gleichzeitig aumlnshydernden Klimaelemente Temperatur und Niederschlag einerseits und der chemishyschen Zusammensetzung der Atmosphaumlre andererseits Wird bei einem Temperaturshyanstieg zunehmend die Wasserversorgung zum limitierenden Faktor koumlnnte der so genannte CO2-Duumlngeeffekt eine entscheishydende Rolle fuumlr das Ergebnis der Wechshy

selwirkungen spielen zumal zusaumltzlich zu der Verbesserung der Wassernutzungseffishyzienz das Photosynthese-Optimum hin zu houmlheren Temperaturen verschoben wird Kritisch sind in diesem Zusammenhang allerdings die steigenden Konzentrationen an troposphaumlrischem Ozon und anderen Schadgasen in wichtigen Agrarregionen weltweit zu sehen die einer positiven Wirkung erhoumlhter CO2-Konzentrationen entgegenwirken

Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen auf den Boden und die Bodenbearbeitung

Auch die Auswirkungen der Klimaveraumlnshyderung auf die im Boden stattfindenden Prozesse sind komplexer Natur waumlhrend die Erwaumlrmung bei ausreichender Bodenshyfeuchte im allgemeinen zu einem Abbau der organischen Substanz fuumlhrt wirkt die unter erhoumlhten CO2-Konzentrationen geshysteigerte Pflanzenproduktivitaumlt und die veraumlnderte Zusammensetzung des pflanzshylichen Materials diesem entgegen Diesen Veraumlnderungen ebenso wie Veraumlnderunshygen im Pflanzenbestand und dem Niedershyschlagsverhalten muss durch eine angeshypasste Bodenbearbeitung (zB konservieshyrend) Rechnung getragen werden

Auswirkungen der Klimaveraumlnderungen auf Schaumldlinge und andere Schadorganisshymen

Waumlhrend im Allgemeinen mit einer Zushynahme der Schaumldlingsproblematik im Zushyge der Klimaerwaumlrmung fuumlr Deutschland gerechnet wird sind die Folgen fuumlr den Pflanzenschutz im Einzelnen bisher schwer abschaumltzbar Fuumlr Unkraumluter gilt

dass sie ebenso wie landwirtschaftlicheKulturpflanzen durch steigende atmosphauml-rische CO2-Konzentrationen gefoumlrdert werden durch ansteigende Temperaturenund eine laumlngere Vegetationsperiode wer-den sich bisher waumlrmelimitierte Arten vor-aussichtlich weiter ausbreiten Da einigeder am meisten gefuumlrchteten Unkraumluter dem C4-Typ angehoumlren die meisten A-ckerkulturen dagegen C3-Pflanzen sindkoumlnnten letztere jedoch auch relativ be-guumlnstigt werden

Schaumldlinge dh in erster Linie Schadin-sekten werden durch die Klimaaumlnderun-gen sowohl indirekt beeinflusst wie zB durch Auswirkungen auf die Qualitaumlt der Wirtspflanzen und auf weitere Glieder in der Nahrungskette bzw im Oumlkosystem wie insbesondere Raumluber oder Nuumltzlinge als auch direkt auf Grund zunehmender Temperaturen und veraumlnderter Nieder-schlags- und Windverhaumlltnisse Da die meisten Insekten relativ hohe Temperatur-optima haben ermoumlglichen ihnen steigen-de Temperaturen eine houmlhere Vitalitaumlt undeine houmlhere Fortzupflanzungsrate Durch mildere Winter werden dabei insbesondere frostempfindliche Schaumldlinge und Wur-zelparasiten beguumlnstigt Auch die zukuumlnf-tig haumlufiger auftretenden Extremereignisse koumlnnten die Massenvermehrung von Schaumldlingen foumlrdern

Da saugende Insekten Krankheiten uumlber-tragen koumlnnen steigt gleichzeitig das In-fektionspotential mit fortschreitender Kli-maerwaumlrmung Allerdings entscheidet erst das Zusammenwirken von Krankheitser-regern Praumldisposition des Wirtes und von Umweltfaktoren ob es tatsaumlchlich zum Krankheitsausbruch kommt Waumlhrend bei

Tieren Infektionen uumlberwiegend durch Bakterien und Viren ausgeloumlst werden verursachen Pilze die meisten Pflanzen-krankheiten Dabei foumlrdern ein uumlppiger Bestand und die damit verbundene houmlhere Luftfeuchte sowie erhoumlhte Kohlenhydrat-gehalte im Blatt in der Regel einen Pilzbe-fall steigende Temperaturen verbundenmit einer geringeren Luftfeuchte waumlhrend der Vegetationsperiode wirken einem Be-fall eher entgegen

Auswirkungen auf die Agrarproduktion in Deutschland

Bereits heute laumlsst sich absehen bzw mitHilfe von Modellen berechnen dass sich der Klimawandel regional sehr unter-schiedlich auf die Landwirtschaft inDeutschland auswirken wird Das liegt zum einen daran dass sich das Klima un-terschiedlich stark in den verschiedenen Regionen veraumlndern wird Zum anderen ist die Vulnerabilitaumlt gegenuumlber dem Klima-wandel von der jeweiligen regionalen na-turraumlumlichen und soziooumlkonomischen Ausgangssituation einschlieszliglich der regi-onalen Anbausituation sowie der jeweili-gen Anpassungskapazitaumlt abhaumlngig Die unterschiedliche Vulnerabilitaumlt einzelner Naturraumlume bzw Bundeslaumlnder gegenuumlber Klimaveraumlnderungen spiegelt sich auch in der Durchfuumlhrung regionaler Klimastudien wider die bisher uumlberwiegend aus dem waumlrmeren Suumlden und Trockenstress ge-faumlhrdeten Nordosten vorliegen nicht da-gegen aus den noumlrdlichen Bundeslaumlndern die von einer moderaten Klimaaumlnderung zunaumlchst profitieren koumlnnten Damit ist zurzeit auch keine detaillierte Abschaumlt-zung der Auswirkungen der Klimaveraumln-

198 Zusammenfassung

199Zusammenfassung

derungen auf die gesamte Agrarproduktion Deutschlands moumlglich Des Weiteren wird die Vergleichbarkeit der einzelnen Studien durch unterschiedliche Modellannahmen wie va zum Emissionsszenarium der Beruumlcksichtigung des CO2-Effektes etc sowie die Beschraumlnkung auf wenige Asshypekte der landwirtschaftlichen Produktion beeintraumlchtigt

Fuumlr Bayern wurde zB bereits 1999 eine regionale Klimastudie durchgefuumlhrt bei der die moumlglicherweise negativen Auswirshykungen erhoumlhter UV-B-Belastung im Mitshytelpunkt standen Deutlich mehr Aspekte untersuchten die baden-wuumlrttembergische brandenburgische und hessische Klimashystudie die fuumlr die Hauptkulturen (Weizen Mais) Ertragssimulationen durchfuumlhrten allerdings uumlberwiegend ohne Beruumlcksichshytigung des CO2-Effektes In der hessischen und baden-wuumlrttembergischen Studie wurde daruumlber hinaus ebenso wie in der saumlchsischen Studie die zukuumlnftige Schadshyerreger- oder auch Spaumltfrostgefaumlhrdung im Obstbau zT genauer untersucht

Dabei ergaben die Ertragssimulationen bis ca 2050 Ertragsaumlnderungen fuumlr Weizen zwischen -5 bis -17 ohne und zwischen +05 bis -10 mit Beruumlcksichtigung des CO2-Effektes Allerdings wurden die houmlchsten Ertragseinbuszligen fuumlr das Bundesshyland Brandenburg berechnet auf das ndash bei relativ hoher Vulnerabilitaumlt gegenuumlber Klimaveraumlnderungen ndash nur ca 5 der nashytionalen Weizenproduktion entfallen Im Gegensatz zu den Weizenertraumlgen nahmen die Maisertraumlge in den bisher durchgefuumlhrshyten regionalen Simulationen bereits ohne Beruumlcksichtigung des CO2-Effektes allein bei houmlheren Temperaturen und veraumlndershy

tem Niederschlag uumlberwiegend geringfuumlshygig und bei Beruumlcksichtigung des CO2shyEffektes um einige Prozent zu Fuumlr die Gruumlnlandwirtschaft wirkt sich der fruumlhere Beginn der Vegetationsperiode im Allgeshymeinen positiv die zunehmende Sommershytrockenheit dagegen deutlich negativ aus Allerdings wird der CO2-Duumlngeeffekt fuumlr Gruumlnlandpflanzen mit ca 20 Ertragszushywachs relativ hoch eingeschaumltzt Bei den Sonderkulturen eroumlffnet die Klimaerwaumlrshymung voraussichtlich neue Produktionsposhytentiale durch den Anbau bisher Waumlrme limitierter Kulturen in der Veredelungsshywirtschaft ist mit einer staumlrkeren Hitzebeshylastung der Nutztiere und uU einer gerinshygeren Produktivitaumlt zu rechnen

Auswirkungen auf den laumlndlichen Raum

Die Klimaveraumlnderungen wirken sich in mehrfacher Hinsicht auf laumlndliche Raumlume aus zum einen indem sie die Wirtschaftshylichkeit von Einzelbetrieben bestimmten Betriebszweigen oder von Betrieben in bestimmten Regionen beeinflussen Dies kann zu Strukturaumlnderungen bis hin zu Betriebsaufgaben mit unmittelbaren soziashylen und oumlkologischen Auswirkungen fuumlr den laumlndlichen Raum fuumlhren Zum anderen uumlbt die Landwirtschaft uumlber die primaumlre Erzeugung von landwirtschaftlichen Proshydukten hinaus auch wichtige Servicefunkshytionen fuumlr Agraroumlkosysteme aus Diese reichen von Regelungsfunktionen zB fuumlr den Wasser- und Stoffhaushalt bis hin zur Gestaltung von Kulturlandschaften als Lebens- bzw Erholungsraum fuumlr Mensch Fauna und Flora Damit ergeben sich zahlshyreiche Interaktionen mit benachbarten Sektoren wie zB der Wasserwirtschaft

dem Naturschutz der Forstwirtschaft oderdem Tourismus

Anpassungsmaszlignahmen der Landwirt-schaft

Die einheimische Landwirtschaft kannsich an mittlere Klimaaumlnderungen dh houmlhere mittlere Temperaturen und gerin-gere Sommer- bei gleichzeitig erhoumlhtenWinterniederschlaumlgen mit einer Reihe von kurz- bis mittelfristigen ndash fuumlr holzige Son-derkulturen und Infrastrukturmaszlignahmen auch laumlngerfristigen ndash Maszlignahmen anpas-sen Waumlhrend einige Anpassungen selb-staumlndig und weitgehend kostenneutral von den Landwirten durchgefuumlhrt werden koumln-nen benoumltigen laumlngerfristige insbesonderestrukturelle Maszlignahmen haumlufig Vorgaben seitens der Wissenschaft Politik und Ver-waltung um die Anpassungskapazitaumlt des Agrarsektors gezielt zu foumlrdern Anpas-sungsmaszlignahmen an die zunehmendeKlimavariabilitaumlt sind voraussichtlich schwieriger zu realisieren Hier koumlnnten in Zukunft eventuell staatlich subventionierte Mehrgefahrenversicherungen fuumlr die Landwirtschaft gefordert sein wie sie be-reits in einigen europaumlischen Laumlndern e-xistieren Sollte in einigen Regionen die landwirtschaftliche Produktion klimabe-dingt unrentabel werden muss die Schaf-fung alternativer Einkommensquellen ins Auge gefasst werden

Zu den Moumlglichkeiten der Betriebe sich an diese Aumlnderungen anzupassen und so klimabedingte Ertrags- und Qualitaumltsein-buszligen zu reduzieren bzw sich neu eroumlff-nende Potentiale zu nutzen zaumlhlen neben einem gezielten Humusaufbau zB die Aumlnderung von Aussaatterminen Saatdich-

te Reihenabstand und Fruchtfolge der Anbau von anderen Sorten oder sogar an-deren Kulturen die Anpassung des Duumln-ge- und Pflanzenschutzregimes und der Bodenbearbeitung und der Ausbau von Be- und uU Entwaumlsserungssystemen Ferner ist die Diversifizierung der land-wirtschaftlichen Produktion eine Moumlglich-keit das Betriebsrisiko zu senken Dabei muumlssen die Einzelmaszlignahmen aufeinander abgestimmt werden um einen gesamtbe-trieblichen Ablauf zu gewaumlhrleisten

Auch auf die Pflanzenzuumlchtung kommen neue Herausforderungen hinsichtlich der Entwicklung robuster und unter wechseln-den Witterungsbedingungen ertragsstabiler Kulturen hinzu Im Fokus steht dabei die Verbesserung der Hitze- und Trocken-stresstoleranz traditioneller Kulturpflanzensowie die Bereitstellung von Saatgut neu-er Waumlrme liebender Kulturen Weitere Zuchtziele sind die Anpassung der Ent-wicklungsrate der Pflanzen an die geaumln-derten Temperatur- und Niederschlagsbe-dingungen die Erhoumlhung des Wachstums- und Ertragspotentials der Kulturpflanzen zur optimalen Ausnutzung des CO2-Effektes auf die Photosynthese und die Gewaumlhrleistung einer hohen stofflichen Qualitaumlt unter veraumlnderten Wuchsbedin-gungen Auch die erwartete Zunahme von Schaumldlingen und Krankheiten und uU zunehmende troposphaumlrische Ozonkon-zentrationen stellen neue Herausforderun-gen an die Resistenzzuumlchtung

Bei der Anpassung der Nutztierhaltung an Klimaveraumlnderungen koumlnnen weitgehend drei Strategien verfolgt werden die An-passung der physikalischen Umgebung zB durch entsprechende Kuumlhlsysteme bei

200 Zusammenfassung

201Zusammenfassung

Stallhaltung bzw Schatten- und ausreishychendes Wasserangebot bei Weidehaltung die Zuumlchtung hitzetoleranter Rassen mit hohen Leistungsmerkmalen und schlieszligshylich die Verbesserung des Naumlhrstoffmanashygements zB durch Splitten von Rationen Verlagerung der Nahrungsaufnahme in die kuumlhleren Nachtstunden und Angebot enershygie- und mineralstoffreicher leichtverdaushylicher Kost

Forschungsbedarf und Ausblick

Im Rahmen der vorliegenden Studie wurshyden zT erhebliche Kenntnisdefizite fuumlr die Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels auf die deutsche Landwirtshyschaft identifiziert Aktueller Forschungsshybedarf ergibt sich daraus vor allem in folshygenden Bereichen der weiteren Verbesseshyrung des Prozessverstaumlndnisses zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft der Verbesserung des Verstaumlndnisses der soziooumlkonomischen Auswirkungen des Klimawandels und von Anpassungsmaszlignahmen wobei insbesonshydere Kosten-Nutzen-Analysen fuumlr die jeshyweiligen Anpassungsoptionen zu erstellen sind und der Durchfuumlhrung flaumlchendeshyckender regionaler Studien unter Beruumlckshysichtigung der regionalen Vulnerabilitaumlt gegenuumlber Klimaveraumlnderungen und der regionalen Anpassungskapazitaumlt der Landwirtschaft sowie der sektoruumlbergreishyfenden Integration der einzelnen Studien unter Beruumlcksichtigung von Synergieefshyfekten bzw Konflikten mit anderen Faktoshyren bzw Politiken die die Agrarwirtschaft beeinflussen

Generell ist davon auszugehen dass die Landwirtschaft in Deutschland bei insgeshy

samt uumlberwiegend maumlszligiger Vulnerabilitaumlt und der auf Grund oumlkonomischer und sonstiger Ressourcen relativ hohen Anpasshysungskapazitaumlt in der Lage sein sollte sich an moderate Klimaveraumlnderungen anzushypassen und sich eroumlffnende Chancen zu nutzen Dabei wird sich voraussichtlich jedoch die Produktivitaumlt und damit die Wirtschaftlichkeit einzelner Betriebe Beshytriebszweige oder Agrarregionen veraumlnshydern was Auswirkungen auf den laumlndlishychen Raum nach sich ziehen wird

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Schematische Darstellung des Treibhauseffektes Ohne ihn betruumlge die Oberflaumlchentemperatur der Erde ca -18degC Aufgrund des Treibhauseffektes betraumlgt die Temperatur dagegen ca + 15degC (Quelle Latif 2005a) 10

Abbildung 2 Jaumlhrliche Anomalien (Referenzintervall 1961-1990) der global gemittelten bodennahen

Lufttemperatur 1856-2004 basierend auf direkten Messungen (Land- und Ozeangebiete Saumlulen) 10-jaumlhrige Glaumlttung (schwarze Kurve) und lineare Trends (Quelle Schoumlnwiese und Janoschitz 2005 unterVerwendung von Daten von Jones et al 1999) 16

Abbildung 3 Beobachtete Veraumlnderungen in den globalen Niederschlagsereignissen einschlieszliglich Starkregenereignissen bzw Trockenperioden (Quelle IPCC 2007a) 16

Abbildung 4 Prognostizierter globaler Temperaturanstieg entsprechend der verschiedenen Emissionsszenarien Die farbigen Nummern geben die Zahl der Simulationslaumlufe an der schattierte Bereich die Standardabweichung vom Mittelwert (durchgezogene Linie) (Quelle IPCC 2007a) 21

Abbildung 5 Schematisierte Darstellung der Zunahme von Temperaturmaxima in Folge des Zusammenspiels der Zunahme von Durchschnittstemperaturen und zunehmender Klimavariabilitaumlt (Streuung) (nach IPCC 2001a) 21

Abbildung 6 Die aktuell mit dem regionalen Klimamodell REMO projezierten regionalen Temperaturerhoumlhungen fuumlr verschiedene Jahreszeiten (a) (Quelle MPI-M) Im Vergleich dazu (b) die

WETTREG-Temperatursimulationen (Quelle Spiegel-online) 31

Abbildung 7 Aumlnderungen des Niederschlages im Sommer- und Winterhalbjahr nach a) REMO- und b) WETTREG-Simulationen (Quelle MPI-M Hamburg Spiegel-online) 32

Abbildung 8 Naturraumlumliche Einheiten Deutschlands (Quelle BfN) 36

Abbildung 9 Karte der Bodenausgangsgesteine (Maszligstab 1 5000000) (Quelle BGR) 37

Abbildung 10 Mittlere Jahresdurchschnittstemperatur (1961-1990) (links) mittlere jaumlhrliche

Niederschlagshoumlhe (1961-1990) (Mitte) mittlere Sonnenscheindauer (rechts) (Quelle Klimaatlas DWD) 38

Abbildung 11 Standorteignung fuumlr landwirtschaftliche Nutzung in Deutschland auf Basis der Ackerzahl (aus

Zebisch et al 2005 nach Liedtke und Marcinek 2002) 40

Abbildung 12 Relative Anbauflaumlchen (a) und Erntemengen von Getreide (b) im Jahr 2005 (Daten Statistisches Bundesamt 2006a) 44

Abbildung 13 Schematische Darstellung der vier Aspekte zu Klimawandel und Landwirtschaft (LW)Beitrag (Ursache) Minderung (Mitigation) Auswirkungen (Impact) und Anpassung (Adaption) 67

Abbildung 14 Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf die Landwirtschaft unter Beruumlcksichtigung

verschiedener Aggregationsebenen bzw Skalen 79

Abbildung 15 Methoden zur Untersuchung der Auswirkungen von Elementen des Klimawandels auf der Ebene von Einzelpflanze bis hin zu Agraroumlkosystemen 79

Abbildung 16 Die Temperaturabhaumlngigkeit der Photosyntheseleistung (oben) und wichtige Temperaturbereiche verschiedener Kulturpflanzenarten (unten) (nach Wardlaw 1979 zitiert in

Rosenzweig u Hillel 1998a) 82

Abbildung 17 Photosynthese (oben) und Transpiration (unten) eines Sommerweizenblattes in Abhaumlngigkeit von der eingestrahlten Lichtintensitaumlt bei gegenwaumlrtiger (360 ppm offene Symbole) und erhoumlhter (700 ppm geschlossene Symbole) CO2-Konzentration in der Atmosphaumlre (Burkart unveroumlffentlicht) 91

Abbildung 18 Darstellung der klimatischen Wasserbilanz Deutschlands aus der Differenz zwischenNiederschlag und potentieller Verdunstung (Quelle BMU 2003) 107

Abbildung 19 Schematische Darstellung moumlglicher direkter und indirekter Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf Schadorganismen Krankheiten und Unkraumluter 123

Abbildung 20 Modellgestuumltzte Ertragsprognosen fuumlr Weizen in Oumlsterreich fuumlr 2020-2080 ohne (links) und mit (rechts) Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeeffektes Einzelne Saumlulen beziehen sich auf verschiedene g lobale Zirkulationsmodelle (n Alexandrov et al 2002) 145

Abbildung 21 Schematisierte Darstellung der moumlglichen Ausdehnung des Maisanbaus bei zukuumlnftigerErwaumlrmung (Quelle Fuhrer 2003) 154

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Lebensdauer Konzentrationszunahme und das Global Warming Potential (GWP) ausgewaumlhlter Treibhausgase (Quelle IPCC 2001a und 2007a) 11

Tabelle 2 Uumlbersicht der beobachteten bodennahen Temperatur- und Niederschlagtrends in Deutschland(Quelle Schoumlnwiese und Janoschitz 2005 unter Verwendung von Daten von Rapp 2000 und DWD) 24

Tabelle 3 Regionale Klimastudien unter Einbeziehen der Landwirtschaft nach Bundeslaumlndern bzw Naturraumlumen und fuumlr Deutschland gesamt 27

Tabelle 4 Durchschnittliche Anbauflaumlche und Hektarertraumlge (2000-2005) fuumlr Winterweizen Wintergerste Roggen Mais (Silomais und Koumlrnermais einschlieszliglich Korn-Kolben-Mix) Kartoffel Zuckerruumlbe Raps undGruumlnland bzw (2001-2005) fuumlr Wein (Most) im gesamten Bundesgebiet und den einzelnen Bundeslaumlndern sowie der prozentuale Anteil der Hektarertraumlge 2003 im Verhaumlltnis zum Jahresmittel (Quelle Statistisches Bundesamt 2002 2005 und 2006) 46

Tabelle 5 Anbaueignung ausgewaumlhlter Rebsorten nach dem Waumlrmesummenindex H nach Huglin (aus Kartschallet al 2005 nach Huglin 1978 und 1986) Der Huglin-Index ist eine Waumlrmesumme uumlber Tagesmittel undTagesmaximumwerte der Lufttemperatur im Zeitraum von April bis September 58

Tabelle 6 Moumlgliche Auswirkungen einer Temperaturerhoumlhung auf Pflanzen (aus Hertstein et al 1994) 82

Tabelle 7 Ertragsveraumlnderungen ( im Vergleich zur heutigen CO2-Konzentration) verschiedenerSommerweizensorten ermittelt in unterschiedlichen CO2-Anreicherungsexperimenten (OTC = open top chambers FT = Folientunnel) (aus Weigel 2004 nach Fangmeier und Jaumlger 2001) 95

Tabelle 8 Realtive Sensitivitaumlt verschiedener landwirtschaftlich bedeutender Kulturen gegenuumlber Ozon(nach ICP Vegetation 2002) 103

Tabelle 9 Makro- und Mikronaumlhrstoffgehalte im Korn zweier Sommerweizensorten (W1 = Turbo W2= Star) nach Anzucht unter normalen und erhoumlhten atmosphaumlrischen CO2-Konzentrationen uumlber die gesamte Vegetationsperiode in Open-Top-Kammern (OTC) sowie das Naumlhrstoffverhaumlltnis unter Angabe desSignifikanzniveaus (Quelle Manderscheid et al 1995) 116

Tabelle 10 Einfluss von Klimaaumlnderungen auf Bodeneigenschaften und Bodenprozesse (+ positivbewertete Folgen ndash negativ bewertete Folgen) (Rogasik et al 1996) 118

Tabelle 11 Ertragsaumlnderungen ohne und (mit) Beruumlcksichtigung des CO2-Duumlngeeffektes fuumlr Winterweizen nach Modellberechnungen fuumlr einzelne Bundeslaumlnder bzw Naturraumlume 153

Tabelle 12 Anpassungsmaszlignahmen an den Klimawandel durch die Landwirtschaft und die Dauer der Umsetzung (veraumlndert nach Reilly 1995) 164

236

BSA Bundessortenamt BSE Bovine spongiforme Enzephalo-

pathie Bt Bacillus thuringiensis BtL Biomass to Liquid BUND Bund fuumlr Umwelt und Naturschutz

Deutschlands bzw beziehungsweise

C C Kohlenstoff Ca Calcium CAP Common Agricultural Policy CCC Wachstumsregler (Wirkstoff

Chlormequat) CCM Corn-Cob-Mix (Kolben-Korn-Mix)CCSP Climate Change Science Program CEC Climate amp Environment Consulshy

tung GmbH Potsdam CEC Commission of the European

Communities CERES Pflanzenwachstumsmodell CGM Canuto-Goldman-Mazzitelli (Entshy

wickler des CGM-Modells) CH4 Methan CHIP Changing Climate and Potential

Impacts on Potato Yield and Qualshyity

CIMMYT Centro Internacional de Mejorashymiento de Maiacutez y Trigo (Internatishyonales Zentrum fuumlr Mais- und Weizenforschung in Mexiko)

CIRCLE Climate Impact Research Coordishynation for a Larger Europe

Cl Chlor CLIVAGRI Impacts of Climate change and

Variability on European Agriculshyture

CO2 Kohlenstoffdioxid COGECA General Confederation of Agriculshy

tural Co-operatives in the European Union

COPA Committee of Professional Agrishycultural Organisations in the Euroshypean Union

COST European Cooperation in the field of Scientific and Technical Reshysearch

CSIRO Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation

CSM Climate System Model CULTAN Controlled Uptake Long Term

Ammonium Nutrition

D d Tag dh das heiszligt DC District of Columbia DEFRA Department of Environment Food

and Rural Affairs

Abkuumlrzungsverzeichnis

237

A a Jahr ADAGIO Anpassung der Landwirtschaft

europaumlischer Regionen an Umweltshyrisiken aufgrund des Klimawandels (Projekttitel)

ADAM Adaptation and Mitigation Strateshygies

AFL Amt fuumlr Landentwicklung Saarshyland

AGCM Atmospheric general circulationmodel

AGRIDEMA Modelling tools and Agricultural Decision Making

AGROSIM Agraroumlkosystemmodell des ZALF ALE Agentur fuumlr LandEntwicklung und

LandErlebnis AOT-40 Accumulated exposure over a

threshold of 40 ppb (Kenngroumlszlige fuumlr Ozon-Emissionen)

AR4 Forth Assessment Report ASTRA Developing Policies amp Adaptation

Strategies to Climate Change in the Baltic Sea Region

ATB Leibniz-Institut fuumlr AgrartechnikPotsdam-Bornim

ATEAM Advanced Terrestrial Ecosystem Analysis and Modelling

B BAU Business as Usual BayFORKLIM Bayerischer Klimaforschungsvershy

bund BayFORUV Bayerischer Forschungsverbund

Erhoumlhte UV-Strahlung in Bayern BBA Biologische Bundesanstalt fuumlr

Land- und Forstwirtschaft BBSRC Biotechnology and biological scishy

ences research council BDP Bund Deutscher Pflanzenzuumlchter BFEL Bundesforschungsanstalt fuumlr Ershy

naumlhrung und Lebensmittel BfN Bundesamt fuumlr Naturschutz BGR Bundesanstalt fuumlr Geowissenschafshy

ten und Rohstoffe BLE Bundesanstalt fuumlr Landwirtschaft

und Ernaumlhrung BMBF Bundesministeriums fuumlr Bildung

und Forschung BMELV Bundesministerium fuumlr Ernaumlhrung

Landwirtschaft und Verbrauchershyschutz

BMU Bundesministerium fuumlr Umwelt Naturschutz und Reaktorsicherheit

BOKU Universitaumlt fuumlr Bodenkultur Wien BRD Bundesrepublik Deutschland BRIC Brasilien Russland Indien und

China

DETR Department for Environment Transport and the Regions

DGE Deutsche Gesellschaft fuumlr Ernaumlh-rung eV

DGG Deutsche Gartenbauwissenschaftli-che Gesellschaft eV

DIW Deutsches Institut fuumlr Wirtschafts-forschung

DLG Deutsche Landwirtschaftliche Ge-sellschaft

DLR Dienstleistungszentrum LaumlndlicherRaum fruumlher Forschungsanstalt fuumlrWeinbau und Gartenbau

DSS Decision Support System (Ent-scheidungsunterstuumltzungssystem)

dt Dezitonne DTR Blattfleckenkrankheit (Drechslera

tritici-repentis) DWA Deutsche Vereinigung fuumlr Wasser-

wirtschaft Abwasser und Abfall eV

DWD Deutscher Wetterdienst

E eV eingetragener VereinECCLIPS Effect of Climate Change on Live-

stock Production Systems ECCP European Climate Change Pro-

grammeECHAM Klimamodell des MPI-MEd Editor Eds Editoren EEA European Environment Agency

(Europaumlische Umweltagentur) ENSO El Nintildeo Southern Oscillation EOTCP European Open-Top Chamber Pro-

gramEPSO European Plant Science Organisa-

tion EPTD Environment and Production Tech-

nology DivisionERA-NET European Research Area Networks ESPACE European Stress Physiology and

Climate Experimentet al et alteri (lateinisch fuumlr sbquound Ande-

rersquo)etc et cetera (lateinisch fuumlr sbquound die

uumlbrigenrsquo EU Europaumlische Union

F FACE Free Air Carbon dioxide Enrich-

mentFAL Bundesforschungsanstalt fuumlr

Landwirtschaft BraunschweigFAO Food and Agriculture Organization FAOSTAT Food and Agriculture Organization

Statistik DatenbankenFBN Forschungsinstituts fuumlr die Biolo-

gie landwirtschaftlicher Nutztiere Dummerstorf

FCKW fluorhaltige Kohlenwasserstoffver-bindung

FH Fachhochschule FKZ Forschungskennziffer FP6 Sixth Framework Programme FP7 Seventh Framework Research Pro-

grammeFT Folientunnel

G g GrammGAP Gemeinsame Europaumlische Agrarpo-

litikGCM Global Circulation ModelGFP Gesellschaft zur Foumlrderung der

privaten deutschen Pflanzenzuumlch-tung

GIS geographisches Informationssys-tem (auch Geoinformationssys-tem)

GLOWA Globaler Wandel des Wasserkreis-laufes

GmbH Gesellschaft mit beschraumlnkter Haf-tung

Gt Gigatonne GWP Global Warming Potential

H H Huglin-Index H2O Wasser Wasserdampf ha Hektar HadCM Hadley Center Climate ModelHI Harvest index (Ertragsindex)hl Hektoliter HLUG Hessisches Landesamt fuumlr Umwelt

und GeologieHMULV Hessisches Ministerium fuumlr Um-

welt laumlndlichen Raum amp Verbrau-cherschutz

Hrsg Herausgeber HU Humboldt-Universitaumlt Berlin

I iA im AllgemeinenICP Vegetation International Cooperative Pro-

gramme on Effects of Air Pollutionon Natural Vegetation and Crops

IEA International Energy Agency (In-ternationale Energiebehoumlrde)

IFOK Institut fuumlr Organisationskommu-nikation GmbH

IFPRI International Food Policy Research Institute

IGER Institute of Grassland and Envi-ronmental Research

IISD International Institute for Sustain-able Development

INKLIM 2012 Integrierte KlimaschutzprogrammHessen 2012

238

239

IPCC Intergovernmental Panel on Climashyte Change

J

K K Kalium Kap Kapitel kg Kilogramm KLARA Netzwerk zur Klimaadaption in der

Region Starkenburg Klimazwei Forschung fuumlr den Klimaschutz

und Schutz vor Klimawirkungen KLIMU Klimaaumlnderung und Unterweserreshy

gion KLIMZUG Klimawandel in Regionen zushy

kunftsfaumlhig gestalten KliO Klimawandel und Obstbau in

Deutschland KLIWA Klimaveraumlnderung und Konse

quenzen fuumlr die Wasserwirtschaft km Kilometer KOM Kommission der Europaumlischen

Gemeinschaften KTBL Kuratorium fuumlr Technik und Baushy

wesen in der Landwirtschaft KV Klimaveraumlnderung kW Kilowatt

L LandCaRe Vorsorge und Gestaltungspotenziashy

le in laumlndlichen Raumlumen unter reshygionalen Wetter- und Klimaaumlndeshyrungen

LAP Landesanstalt fuumlr Pflanzenbau Forchheim

LEJ Landesanstalt fuumlr Ernaumlhrungswirtshyschaft und Jagd Nordrhein-Westfalen

LEL Landesanstalt fuumlr Entwicklung der Landwirtschaft und der Laumlndlichen Raumlume

LFA Landesforschungsanstalt fuumlr Landshywirtschaft und Fischerei Mecklenshyburg-Vorpommern

LfL Landesanstalt fuumlr Landwirtschaft Bayern Landesanstalt fuumlr Landshywirtschaft Sachsen

LfStaD Bayerisches Landesamt fuumlr Statisshytik und Datenverarbeitung

LfUG Landesamt fuumlr Umwelt und Geoloshygie Sachsen

LKP Landeskuratorium fuumlr pflanzlicheErzeugung in Bayern eV

LLG-LSA Landesanstalt fuumlr Landwirtschaft Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt

LLH Landesbetrieb Landwirtschaft Hesshysen

shy

LPG Landwirtschaftliche Produktionsshygenossenschaft

LUA Landesumweltamt Brandenburg LUBW Landesanstalt fuumlr Umweltschutz

Baden-Wuumlrttemberg LVWO Staatliche Lehr- und Versuchsanshy

stalt fuumlr Wein- und Obstbau Baden-Wuumlrttemberg

LW Landwirtschaft

M m Meter MAP Marktanreizprogramm Erneuerbare

Energien MARS Monitoring Agriculture with Reshy

mote Sensing Mg Magnesium Mio Million ML Ministerium fuumlr den laumlndlichen

Raum Ernaumlhrung Landwirtschaft amp Verbraucherschutz Niedersachshysen

MLU Ministerium fuumlr Landwirtschaft und Umwelt Sachsen-Anhalt

MLUR Ministerium fuumlr Landwirtschaft Umwelt und laumlndliche Raumlume des Landes Schleswig-Holstein

MLUV Ministerium fuumlr Laumlndliche Entshywicklung Umwelt und Verbraushycherschutz des Landes Brandenshyburg

mm Millimeter MPI-M Max-Planck-Institut fuumlr Meteoroshy

logie Mrd Milliarden Mt Megatonne MU Ministerium fuumlr Umweltschutz

Niedersachsen MUNLV Ministerium fuumlr Umwelt und Nashy

turschutz Landwirtschaft und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen

MuumlRuumlck Muumlnchener Ruumlckversicherungs-Gesellschaft

N N Stickstoff N2O Stickstoffdioxid Lachgas Na Natrium NABU Naturschutzbund Deutschland eV NAO Nordatlantische Oszillation NaWaRos nachwachsende Rohstoffe NCAR CSM The National Center for Atmosshy

pheric Research Climate System Model

NCAR The National Center for Atmosshypheric Research

NCCR climate National Centre of Competence in Research on Climate (Nationales Klimakompetenzzentrum der Schweiz)

NCLAN National Crop Loss Assessment Network

NFS Nationaler ForschungsschwerpunktNFU National Farmersrsquo UnionNH3 Ammoniak NJF Nordic Association of Agricultural

Scientists nm Nanometer NN Normal-Null No Nummer NOx Stickoxiden NPP Nettoprimaumlrproduktion

O O2 Sauerstoff O3 OzonOcCC Organe consultatif sur les change-

ments climatiques ndash Beratendes Organ fuumlr Fragen der Kli-maaumlnderung

OECD Organisation for Economic Co-operation and Development ndash Or-ganisation fuumlr wirtschaftlicheZusammenarbeit und Entwicklung

OTC open top chambers (nach oben offene Kammersysteme im Frei-land)

P P Phosphor PEP Phosphoenolpyruvat pH pondus Hydrogenii oder potentia

Hydrogenii PIK Potsdam-Institut fuumlr Klimafolgen-

forschungppb parts per billionppm parts per million ProClim InfoSystem on Climate and Global

ChangePRUDENCE Prediction of Regional scenarios

and Uncertainties for DefiningEuropean Climate change risks and Effects

Q

R REMO Regional Model (Klimamodell des

Max-Planck-Institut fuumlr Meteoro-logie)

S s siehe sa siehe auch so siehe oben su siehe untenSAG Senatsarbeitsgruppe SAMT Spatial Analysis and Modeling

Tool SF6 Schwefelhexafluorid

SMUL Saumlchsisches Staatsministerium fuumlr Umwelt und Landwirtschaft

SO2 Schwefeldioxid SRES Special Report on Emission Sce-

narios StMLF Bayerisches Staatsministerium fuumlr

Landwirtschaft und ForstenSWIM Soil and Water Integrated Model

T t Tonne TAR Third Assessment-Report THG Treibhausgas THI Thermo Humidity Index TLL Thuumlringer Landesanstalt fuumlr Land-

wirtschaft TLUG Thuumlringer Landesanstalt fuumlr Um-

welt und Geologie TMLNU Thuumlringer Ministerium fuumlr Land-

wirtschaft Naturschutz und Um-welt

TU Technische Universitaumlt

U ua unter anderemuU unter Umstaumlnden UBA UmweltbundesamtUK United Kingdom (Vereinigtes Kouml-

nigreich Groszligbritannien)UKCIP United Kingdom Climate Impacts

Programme UL Umweltgerechte Landwirtschaft UNECE United Nations Economic Com-

mission for Europe UNEP United Nations Environmental

Programme (Umweltprogramm der Vereinten Nationen)

UNFCCC United Nations Framework Con-vention on Climate Change (Kli-marahmenkonvention der Verein-ten Nationen)

Uni Universitaumlt US United States (of America) USA United States of America (Verei-

nigte Staaten von Amerika) USF Umweltsystemforschung der Uni-

versitaumlt Kassel UV Ultraviolett UV-B Ultraviolette Strahlung im Wellen-

laumlngenbereich von 315-280 nmauch Dornostrahlung genannt

V va vor AllemVdZ Verein der Zuckerindustrie vgl vergleiche VOC fluumlchtige organische Substanz

(bdquovolatile organic compoundldquo) Vol Volume

240

241

VPD vapour pressure difference (Wasshyserdampf-Druckgefaumllle)

W WBGU Wissenschaftlicher Beirat der Bun-

desregierung Globale Umweltvershyaumlnderungen

WETTREG Wetterlagen-basierte Regionalisieshyrungsmethode (entwickelt von der Climate amp Environment Consul-tung GmbH Potsdam)

WGL Wissenschaftsgemeinschaft Gottshyfried Wilhelm Leibniz

WMO World Meteorological Organizatishyon (Weltorganisation fuumlr Meteoroshylogie)

WUE Water use efficiency (Wassernutshyzungskoeffizient)

X

Y

Z zB zum Beispiel zT zum Teil ZALF Leibniz-Zentrum fuumlr Agrarlandshy

schaftsforschung Muumlncheberg ZUFO Zentrum fuumlr Umweltforschung

Muumlnster

Sonderzeichen Prozent degC Grad Celsius euro Euro

Anhaumlnge

Interviews bzw Anfragen zu Maszlignahmen in Bezug auf Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen und auf Anpassungen der deutschen Landwirtschaft

(Zeitraum uumlberwiegend Februar-Mai 2006 insbesondere Agrarfakultaumlten auch Anfang 2007)

1) Ministerien und Landesbehoumlrden

Behoumlrde Beobachtungen Maszlignahmen Projekte Baden-Wuumlrttemberg Landesanstalt fuumlr Umweltschutz federfuumlhrend bei KLARA (s Regionale Klimastudien) (LUBW) Verbundprojektantrag bei dem BMBF-Foumlrderungsschwerpunkt

bdquoKlimazwei ndash Forschung fuumlr den Klimaschutz und Schutz vor Kli-mawirkungenldquo abgelehnt

Landesanstalt fuumlr Pflanzenbau (LAP) indirekt durch SortenpruumlfungBeregnungssteuerungsmodelle (bdquoagrowetterldquo) in Zusammenarbeitmit dem DWD

Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt fuumlr Verschiebung (Verfruumlhung) phaumlnologischer Phasen Sortenveraumlnde-Wein- und Obstbau (LVWO) rung Zunahme von Krankheiten und SchaumldlingenBayern Landesanstalt fuumlr Landwirtschaft (lfl) Beteiligung am BayFORUV-Verbund Untersuchung der erhoumlhten

UV-Strahlung auf die Pflanzenproduktion (Gerste) Projekt zu Trockenstressresistenz von Gerste in Zusammenarbeitmit Argentinien groumlszligeres Projekt zu Trockenstress in Zusammen-arbeit mit der TU Muumlnchen an Finanzierung gescheitert zZt keine weiteren Klimaprojekte wegen Mittelknappheit passives Monitoring zB durch BodenbeobachtungsparzellenKolloquium bdquoKonsequenzen der Klimaaumlnderung fuumlr die Landwirt-schaftldquo 2005

BrandenburgLandesumweltamt Brandenburg (LUA) Fachbeitraumlge des Landesumweltamtes Daten zum integrierten Kli-

maschutzmanagement im Land Brandenburg darin ua Abschaumlt-zung der Anpassungsfaumlhigkeit der Landwirtschaft an den Klima-wandel

Ministerium fuumlr Laumlndliche EntwicklungUmwelt und Verbraucherschutz(MLUV) (Landwirtschaftsabteilung)

bdquoautomatischeldquo Anpassung uumlber Zuumlchtung zusaumltzliche Beregnung wegen fehlendem Eigenkapital unrealistisch zunehmende Konflikte zwischen Naturschutz und Landwirtschaftbei Wasserverknappung wahrscheinlich

HessenHessische Landesanstalt fuumlr Umwelt- Koordination der hessischen Klimastudie INKLIM 2012 in Pla-schutz und Geologie (HLUG) nung INKLIM 2012 Baustein II-plus

Zuversicht dass Landwirtschaft es mit Anpassungsmaszlignahmenweiterhin gelingen wird Ertraumlge zu steigern

Hessisches Ministerium fuumlr Umwelt eventuell weitere Forschungen zu INKLIM 2012 im Bereich zulaumlndlichen Raum amp Verbraucherschutz Auswirkungen von Extremereignissen auf Krankheits- und Schaumld-(HMULV) lingsbefall Landesbetrieb fuumlr Landwirtschaft (LLH) phaumlnologische Erhebungen an landesweiten Versuchsstandorten

(allmaumlhliche Anpassung)uU mit staumlrkerem Krankheitsbefall zu rechnen

242

243

Behoumlrde Beobachtungen Maszlignahmen Projekte Mecklenburg-Vorpommern Landesforschungsanstalt fuumlr Landwirtshyschaft und Fischerei (LFA)

keine Arbeiten zu Klimawandel und Landwirtschaft

Niedersachsen Ministerium fuumlr den laumlndlichen Raum Ernaumlhrung Landwirtschaft amp Verbraushycherschutz (ML)

keine eigenen Arbeiten zu Klimawandel und Landwirtschaft

Ministerium fuumlr Umweltschutz (MU) keine eigenen Arbeiten zu Klimawandel und Landwirtschaft Nieshydersachsens Landwirtschaft gehoumlrt eher zu Gewinnern der KV Anpassung in Bezug auf Deiche

Landwirtschaftskammer indirekte Maszlignahmen die sich zT aus Vorschriften der bdquoCross-Complianceldquo ergeben wie insbesondere zum Erosionsschutz sowie durch pfluglose Bodenbearbeitung

Nordrhein-Westfalen Ministerium fuumlr Umwelt und Naturshyschutz Landwirtschaft und Verbrauchershyschutz (MUNLV)

keine Arbeiten zu KV amp Landwirtschaft

Landesanstalt fuumlr Ernaumlhrungswirtschaft und Jagd (LEJ)


Rheinland-Pfalz Landwirtschaftskammer keine Arbeiten zu KV amp Landwirtschaft Dienstleistungszentren fuumlr den laumlndlishychen Raum

KV wird fuumlr Landwirtschaft und Gartenbau nicht dramatisch geseshyhen da schon heute mediterrane Kulturen angebaut werden im Weinanbau zunehmend Probleme mit Bewaumlsserung (Bodenbeshywirtschaftung) und Schaumldlingen

Saarland Amt fuumlr Landentwicklung (AFL) keine Aktivitaumlten zu KV amp Landwirtschaft Ministerium fuumlr Umwelt (LW) keine Aktivitaumlten zu KV amp Landwirtschaft im Saarland keine

intensive Landbewirtschaftung Bodenwasser sollte nicht problemashytisch werden uU Sortenanpassung notwendig

Sachsen Saumlchsische Landesanstalt fuumlr Landwirtshyschaft Saumlchsisches Ministerium fuumlr Umwelt und Landwirtschaft (LfL SMUL)

in Sachsen konservierende Bodenbewirtschaftung (pfluglos) auf Grund von EU-Foumlrderprojekt weit verbreitet laumlnderuumlbergreifendes Verbundprojekt bdquoEntwicklung und Erproshybung standortangepasster Anbausysteme unter besonderer Beruumlckshysichtigung der Klimaaumlnderungldquo Beginn 2005 Informationsveranstaltung bdquoAuswirkungen der KV auf den Pflanshyzenbau und moumlgliche Anpassungsmaszlignahmenldquo 2004

Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie (LfUG)

2003 in Sachsen Verenden von Rindern auf Weiden durch verunshyreinigtes Wasser in Tuumlmpeln (Cyanobakterien) beobachtet

Sachsen-Anhalt Ministerium fuumlr Landwirtschaft und Umwelt (MLU)

keine Projekte des Ministeriums

Landesanstalt fuumlr Landwirtschaft Forsshyten und Gartenbau (llg-lsa)

keine Arbeiten zu KV amp Landwirtschaft indirekte Maszlignahmen konservierende Bodenbearbeitung fuumlr Kosshyten- und Wasserersparnis Beregnung wenig praktikabel bei schon heute angespannter Wasshysersituation

Schleswig-Holstein Ministerium fuumlr Landwirtschaft Umwelt und laumlndliche Raumlume (MLUR)

abgesehen vom Kuumlstenschutz keine weiteren Maszlignahmen zumal Landwirtschaft von KV profitieren duumlrfte

Thuumlringen

Behoumlrde Beobachtungen Maszlignahmen Projekte Thuumlringer Landesanstalt fuumlr Umwelt undGeologie (TLUG)

Aufbau einer regionalen Klimadatenbank und ndashmodelle (REKLI I ndashIII) Ausfuumlhrliche Informationen und Links zum Klimawandel auf der homepage

Thuumlringer Landesanstalt fuumlr Landwirt-schaft (TLL)

Interesse verstaumlrkt zu KV amp LW zu arbeiten da zunehmende Was-serknappheit und Hitze (Pflanzenzuumlchtung) problematisch werden Beregnung unrentabel besser pfluglose Bodenbearbeitung Loumlszliggebiete weniger kritisch da sie die Winterniederschlaumlge spei-chern Ost-Thuumlringen bricht dagegen bei Ertraumlgen weg

BundesweitUmweltbundesamt (UBA) Einrichtung eines Kompetenzzentrums Klimafolgen und Anpassung

bdquoKomPassldquo 2006 Erstellung deutschlandweiter regionaler Klimamodelle (REMO undWETTREG) Vernetzung der Akteure und Erstellung einer nationalen Anpas-sungsstrategie

2) Universitaumlten insbesondere Agrarfakultaumlten und sonstige Forschungseinrichtungen

Einrichtung Beobachtungen Maszlignahmen Projekte Baden-Wuumlrttemberg Forschungsanstalt Geisen-heim

Erstellung des Weinkapitels zu INKLIM 2012 (Hessen) diverse Forschungsarbeiten ua zu Qualitaumltsverlusten bei Wein durch zuneh-mende Waumlrme (besonders kritisch fuumlr Riesling)

Universitaumlt Hohenheim diverse Arbeiten zum Klimawandel (FACE Klimatron s auch Expertenliste auf homepage)ua Arbeiten zur zuumlchterischen Anpassung an Trockenstress (Triticale) einenguten Uumlberblick uumlber die aktuellen internationalen Forschungsaktivitaumlten gibtdie homepage httpwwwplantstresscom

Bayern TU Muumlnchen Vergleich der Getreideertraumlge bundesweit in Studienarbeit

Kooperation mit Australien (Zuumlchtung trockenresistenten Weizens) Uni Wuumlrzburg Arbeiten zu Stress- und Salztoleranz von Gehoumllzen

in Franken bereits heutzutage Beregnung im WeinbauBerlinHU Berlin diverse Arbeiten zu Einfluss von Witterung auf Kornertrag bzw von KV auf die

Pflanzenentwicklung (Phaumlnologie)Klio Klimazwei-Projekt Klimawandel und Obstbau in Deutschland

HessenUni Kassel ndashUmweltsystem-forschung (USF)

Durchfuumlhrung Landwirtschaftskapitel INKLIM 2012 bzw INKLIM 2012 Bau-stein II-plus

Universitaumlt Giessen FACE-Untersuchungen (Gruumlnlandoumlkosysteme) Mecklenburg-Vorpommern Uni Rostock Lysimeterstation Groszlig Luumlsewitz Auswirkungen der KV auf den Wasserhaus-

halt in Abhaumlngigkeit verschiedener FruchtfolgenOzonbildungspotential in Mecklenburg-Vorpommern

NiedersachsenUni Bremen regionale Klimastudie zur Unterweser Fazit fuumlr niedersaumlchsische Landwirt-

schaft ist KV wenig problematisch aber Anpassung notwendigUni Goumlttingen keine direkten Arbeiten zu Auswirkungen der KV auf die Landwirtschaft

244

245

Einrichtung Beobachtungen Maszlignahmen Projekte Nordrhein-Westfalen Uni Bonn zB Forschungsarbeiten zum Einsatz von Wetterderivaten im Agribusiness Sachsen-Anhalt Uni Halle ua Bodenbearbeitung unter trockenen Bedingungen Schleswig-Holstein Uni Kiel keine Arbeiten zu KV amp Landwirtschaft Bundesweit Biologische Bundesanstalt (BBA) (Weinbau Obstbau Ackershybau und Gruumlnland)

Aktivitaumlten s Projektsammlung Senatsarbeitsgruppe Klimaaumlnderungen wie zB Monitoring von Veraumlnderungen der Phaumlnologie Schaumldlinge oder Krankheishyten einzelne Bsp fuumlr Zunahme des Schaumldlingsdrucks

Bundesforschungsanstalt fuumlr Ernaumlhrung und Lebensmittel (BFEL)

ua Untersuchungen zur Kornqualitaumlt in Abhaumlngigkeit von Witterungsverhaumlltshynissen Auswirkungen von Hitzestress

Bundessortenamt (BSA) KV kein Untersuchungsthema (Begleiterscheinung) Beobachtung der Verfruumlhung phaumlnologischer Daten

3) Verbaumlnde etc

Einrichtung Beobachtungen Maszlignahmen Projekte Bundesweit Deutsche Landwirtschaftliche Gesellshyschaft (DLG)

keine direkten Aktivitaumlten zu KV amp LW (indirekt angepasste Boshydenbearbeitung)

Bund Deutscher Pflanzenzuumlchter (BDP) Gesellschaft zur Foumlrderung der privaten deutschen Pflanzenzuumlchtung (GFP)

BMBF-Projekt zu KV amp Zuumlchtung Trockenstresstoleranz (automatisch) bei Selektion beruumlcksichtigt in Zukunft molekulargenetischer Ansatz zu Trockenresistenz Bedeutung der Genbanken fuumlr genetische Vielfalt

Privater Zuumlchter Lochow Petkus schleichende Anpassung durch Zuumlchtung (zB Abnahme Wintershyhaumlrte)0 Grundlagenforschung fuumlr Trockenstressresistenz Austausch mit internationalen Zentren (zB CYMMIT) Einsatz von Bio- und Gentechnologie

Deutsche Umweltstiftung keine Projekte zu Klimawandel und Landwirtschaft (schleichende Anpassung)

Teilnahme an Workshops etc zum Thema Klimawandel mit Bezug zur Landwirtschaft

Datum Veranstalter (Ort) Thema

08122005 FAL (Braunschweig) 6 FACE-Treffen des Braunschweiger Kohlenstoffanreicherungsexperiments

1617022006 Wetterspiegel (Hamburg) Extremwetterkongress

15032006 Agrochemisches Institut Piesteritz eV (Wittenberg) 1 Wittenberger AgroChemie-Workshop

16032006 Bioland (Freising)Klimawandel und Biolandbau

25042006 UBA (Dessau)Kuumlnftige Klimaaumlnderungen in Deutschland Regionale Klimaprojektionen fuumlr das 21 Jahrhundert

16052006 Hessisches Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie (Wiesbaden) Fachtagung bdquoKlimawandel und Klimafolgen in Hessenldquo

22062006 TU Braunschweig (Braunschweig)Geooumlkologisches Kolloquium bdquoOumlkologie und Hochwasserldquo

29062006 TU Braunschweig (Braunschweig)Geooumlkologisches Kolloquium bdquoDie Rolle von geloumlster organischer Bodensubstanz fuumlr den Kohlenstoffhaushalt terrestrischer Oumlkosystemeldquo

03072006 Universitaumlt Kassel (Kassel) Bioenergie Welche Forschungsfragen stellen sich

12072006 TU Braunschweig (Braunschweig)Extremere Hochwassergefahr durch den Klimawandel

24-27092006 BfN (Vilm)Biodiversitaumlt und Klima ndash Vernetzung der Akteure in Deutschland III

17102006 UBA (Berlin) Zweiter nationaler Workshop Anpassung an Klimaaumlnderungen in Deutschland Regio-nale Szenarien und nationale Aufgaben

30102006 Projektverbund (Hannover)Regionales KlimamanagementBraunschweig-Goumlttingen

von Klimafolgen in der Metropolregion Hannover-

06112006 Zentrum fuumlr Umweltforschung (ZUFO Muumlnster) ZUFO-Umweltsymposium 2006 bdquoGlobale Umweltveraumlnderungen und Wetterextremeldquo

10112006 Landwirtschaftskammer Niedersachsen (Suderburg)Genug Wasser fuumlr die Landwirtschaft ndash Wird Feldberegnung zum Problem

30112006 Landwirtschaftliche Fakultaumlt der Uni Bonn (Bonn) Hochwasserschutz Integrationskonzepte fuumlr Raumplanung Flaumlchenmanagement undLandbewirtschaftung

21022007 DGG (Erfurt) 44 Gartenbauwissenschaftliche Tagung Schwerpunktthema Klimaveraumlnderungen und deren Auswirkungen auf den Gartenbau

280201032007 BMBF (Berlin) Klimazwei ndash Forschung fuumlr den Klimaschutz und Schutz vor Klimawirkungen

246

247


20062007 DLG (Bernburg) DLG-Pflanzenbautagung 2007 Klimawandel ndash Strategien fuumlr den deutschen Pflanzenshybau

25062007 Agrarwissenschaftliche Fakultaumlt der Uni Hohenheim (Hohenheim) Landwirtschaftlicher Hochschultag bdquoRegionale Folgen des Klimawandelsldquo

1213092007 Hollaumlndisches Klimaschutzprogramm (Den Haag) Internationale Konferenz ldquoClimate changes Spatial Planningldquo

01102007 LANDCARE (FAL) Uumlberregionaler Stakeholder-Workshop zum Decision Support System (DSS)

Lieferbare SonderhefteSpecial issues available

Recent advances in in agricultural chemistry

Maria del Carmen Rivas (2005)

Interactions between soil uranium contamination and fertilazation with N P and S on the uranium

content and uptake of corn sunflower and beans and soil microbiological parameters

Alexandra Izosimova (2005)

Modelling the interaction between Calcium and Nickel in the soil-plant system

Gerold Rahmann (Hrsg) (2005)

Ressortforschung fuumlr den Oumlkologischen Landbau 2005

Franz-Josef Bockisch und Elisabeth Leicht-Eckardt (Hrsg) (2006)

Nachhaltige Herstellung und Vermarktung landwirtschaftlicher Erzeugnisse

Judith Zucker (2006)

Analyse der Leistungsfaumlhigkeit und des Nutzens von Evaluationen der Politik zur Entwicklung laumlndlicher

Raumlume in Deutschland und Groszligbritannien am Beispiel der einzelbetrieblichen Investitionsfoumlrderung

Gerhard Flachowsky (Hrsg) (2006)

Moumlglichkeiten der Dekontamination von ldquoUnerwuumlnschten Stoffen nach Anlage 5 der Futtermittel-

verordnung (2006)rdquo

Hiltrud Nieberg und Heike Kuhnert (2006)

Foumlrderung des oumlkologischen Landbaus in Deutschland mdash Stand Entwicklung und internationale

Perspektive

Wilfried Brade und Gerhard Flachowsky (Hrsg) (2006)

Schweinezucht und Schweinefleischerzeugung - Empfehlungen fuumlr die Praxis

Hazem Abdelnabby (2006)

Silvia Haneklaus Rose-Marie Rietz Jutta Rogasik and Susanne Schroetter (eds) (2005)

Investigations on possibilities to improve the antiphytopathogenic potential of soils against the cyst

nematode Heterodera schachtii and the citrus nematode Tylenchulus semipenetrans



Franz-Josef Bockisch und Klaus-Dieter Vorlop (Hrsg) (2006)

Aktuelles zur Milcherzeugung

Analyse politischer Handlungsoptionen fuumlr den Milchmarkt (2006)

Hartmut Ramm (2006)

Einfluszlig bodenchemischer Standortfaktoren auf Wachstum und pharmazeutische Qualitaumlt von Eichen-

misteln (Viscum album auf Quercus robur und petraea)

Ute Knierim Lars Schrader und Andreas Steiger (Hrsg) (2006)

Alternative Legehennenhaltung in der Praxis Erfahrungen Probleme Loumlsungsansaumltze

Claus Mayer Tanja Thio Heike Schulze Westerath Pete Ossent Lorenz Gygax Beat Wechsler und

Katharina Friedli (2007)

Vergleich von Betonspaltenboumlden gummimodifizierten Spaltenboumlden und Buchten mit Einstreu in der

Bullenmast unter dem Gesichtspunkt der Tiergerechtheit

Ulrich Daumlmmgen (Hrsg) (2007)

Calculations of Emissions from German Agriculture mdash

National Emission Inventory Report (NIR) 2007 for 2005

Introduction Methods and Data (GAS-EM)

Tables

Berechnungen der Emissionen aus der deutschen Landwirtschaft mdash

Nationaler Emissionsbericht (NIR) 2007 fuumlr 2005

Einfuumlhrung Methoden und Daten (GAS-EM)

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Viele fruumlhere Sonderhefte sind auf Nachfrage weiterhin lieferbar

Joachim Brunotte (2007)

Konservierende Bedenbearbeitung als Beitrag zur Minderung von Bodenschadverdichtungen

Bodenerosion Run off und Mykotoxinbildung im Getreide

Uwe Petersen Sabine Kruse Sven Daumlnicke und Gerhard Flachowsky (Hrsg) (2007)

Meilensteine fuumlr die Futtermittelsicherheit

Bernhard Osterburg und Tania Runge (Hrsg) (2007)

Maszlignahmen zur Reduzierung von Stickstoffeintraumlgen in Gewaumlsser ndash eine wasserschutzorientierte

Landwirtschaft zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie

Torsten Hinz and Karin Tamoschat-Depolt (eds) (2007)

Particulate Matter in and from Agriculture

Hans Marten Paulsen und Martin Schochow (Hrsg) (2007)

Anbau von Mischkulturen mit Oumllpflanzen zur Verbesserung der Flaumlchenproduktivitaumlt im oumlkologischen

Landbau ndash Naumlhrstoffaufnahme Unkrautunterdruumlckung Schaderregerbefall und Produktqualitaumlten

Hans-Joachim Weigel und Stefan Schrader (Hrsg) (2007)

Forschungsarbeiten zum Thema Biodiversitaumlt aus den Forschungseinrichtungen des BMELV

Mamdoh Sattouf (2007)

Identifying the Origin of Rock Phosphates and Phosphorus Fertilisers Using Isotope Ratio Techniques

and Heavy Metal Patterns

Fahmia Aljmli (2007)

Classification of oilseed rape visiting insects in relation to the sulphur supply


Rinderzucht und Rindfleischerzeugung - Empfehlungen fuumlr die Praxis


Ressortforschung fuumlr den Oumlkologischen Landbau Schwerpunkt Pflanze

Andreas Tietz (Hrsg) (2007)

Laumlndliche Entwicklungsprogramme 2007 bis 2013 in Deutschland im Vergleich mdash Finanzen Schwer-

punkte Maszlignahmen

Michaela Schaller und Hans-Joachim Weigel (2007)

Analyse des Sachstands zu Auswirkungen von Klimaveraumlnderungen auf die deutsche Landwirtschaft

und Maszlignahmen zur Anpassung

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2007

Landbauforschung Voumllkenrode - FAL Agricultural ResearchBundesforschungsanstalt fuumlr Landwirtschaft (FAL)Bundesallee 50 38116 Braunschweig Germany

landbauforschungfalde

Preis Price 16 euro

ISSN 0376-0723ISBN 978-3-86576-041-8

Bibliografische Information der Deutschen BibliothekDie Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografiedetaillierte bibliografische Daten sind im Internet uumlber httpdnbddbde abrufbar





3

Vorwort







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Inhaltsverzeichnis













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7Einfuumlhrung

1 Einfuumlhrung











12 Methodik


1 Stand 092007





8 Einfuumlhrung
















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333 Gruumlnland






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Gruumlnland




Sonderkulturen















40


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Getreide











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Luzerne




























































































Calcium [microg g-1] 369 326 265 288 072 088

Magnesium [mg g-1] 105 121 096 105 091 087

Phosphor [mg g-1] 361 395 344 360 095 (ns) 091

Schwefel [mg g-1] 182 182 143 144 079 079

Eisen [microg g-1] 522 497 390 370 075 074














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Vorwort







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Inhaltsverzeichnis













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7Einfuumlhrung

1 Einfuumlhrung











12 Methodik


1 Stand 092007





8 Einfuumlhrung
















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333 Gruumlnland






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Blattfruumlchte





Gruumlnland




Sonderkulturen















40


Rinderhaltung




Schweinehaltung


Gefluumlgelhaltung

















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Getreide











Gruumlnland





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Raps Weiden

Luzerne




























































































Calcium [microg g-1] 369 326 265 288 072 088

Magnesium [mg g-1] 105 121 096 105 091 087

Phosphor [mg g-1] 361 395 344 360 095 (ns) 091

Schwefel [mg g-1] 182 182 143 144 079 079

Eisen [microg g-1] 522 497 390 370 075 074














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Zeitungsartikel












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Tables




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michaela schaller und hans-joachim weigel

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