Ackerbau. Das wird sich ändern
Die Wetterbedingungen der zurückliegenden Monate mit Hitzewellen und extremer Trockenheit lassen erahnen, was der Klimawandel bedeutet. Was ist künftig mit Blick auf das Pflanzenwachstum, aber auch auf den Pilz- und Schädlingsdruck zu erwarten? Erno Bouma wagt einen Ausblick.
Der Klimawandel beeinflusst die Landwirtschaft auf komplexe Weise. Zum einen hinsichtlich des Wachstums der Pflanzen, aber auch, was das Auftreten von Krankheiten und Schädlingen angeht. Direkt und indirekt wirken sich höhere CO2-Konzentrationen, höhere Temperaturen sowie vermehrte Niederschläge aus. Eine Klimaanalyse ergab zudem, dass die Anzahl der Frosttage abnimmt (z. B. mit Folgen für die Übertragung von Viren). Diese Veränderungen werden dazu führen, dass bestehendes Wissen zur Bekämpfung pilzlicher oder bakterieller Erreger und von Schädlingen zumindest teilweise seine Gültigkeit verliert und neue Strategien erforderlich werden. Der Klimawandel macht sich sowohl in einer Verschiebung der durchschnittlichen Temperatur- und Niederschlagswerte als auch durch häufigere und heftigere Wetterextreme bemerkbar. Vor allem von Letzteren wird erwartet, dass sie oft größere Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion haben werden.
In Nord- und Mitteleuropa kann der Klimawandel auch positive Auswirkungen auf die Landwirtschaft haben: Durch die Einführung neuer Pflanzenarten und -sorten, höhere Erträge und die Ausweitung der für den Anbau bestimmter Kulturen (Soja, Sonnenblumen) geeigneten Flächen. Nachteile sind möglicherweise das Risiko der Nährstoffauswaschung und der Abbau organischen Materials im Boden.
Auf das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen sowie auf die Speicherung von Reservestoffen wirkt sich ein höherer CO2-Gehalt positiv aus. Ein Anstieg des CO2-Gehalts von 300 ppm (1960) auf 430 ppm (2026) hat bei vielen Kulturpflanzen zu höheren Erträgen geführt. Die Temperatur bestimmt maßgeblich die Geschwindigkeit, mit der sich Pflanzen entwickeln. Im Zuge des Klimawandels werden höhere Temperaturen daher die Entwicklungsstadien bestimmter Kulturpflanzen verkürzen.
Die Vegetationsperiode hat sich wegen der gestiegenen Temperaturen um einige Tage verlängert, und zusammen mit den höheren CO2-Konzentrationen in der Luft kann der Ertrag theoretisch steigen.
Effekte des geänderten Klimas am Beispiel Kartoffeln und Zuckerrüben. Unsere Kulturpflanzen reagieren unterschiedlich auf den Klimawandel. Bei Kartoffeln z.B. hat sich der Ertragsanstieg abgeflacht. Eine höhere Durchschnittstemperatur führt zwar zu einer schnelleren Entwicklung im Frühjahr, sodass das relativ hohe Strahlungsangebot im Mai und Juni theoretisch besser genutzt werden kann. Dazu muss die Kartoffel aber rechtzeitig gepflanzt werden. Wenn das wegen eines nassen Winters oder Frühlingsanfangs nicht möglich ist, bleibt der Zeitraum zwischen Keimung und Knollenbildung zu kurz, und auch der zwischen Knollenbildung und Absterben. Dies wirkt sich negativ auf den Ertrag aus – und könnte eine Erklärung für eine Abflachung des Wachstumspotentials sein.
Die Zuckerrübe reagiert deutlich günstiger auf den Klimawandel – schließlich stammt sie aus südlicheren Regionen (mit höheren Temperaturen in der Vegetationsperiode und potentiell höherer Strahlungsumwandlung). Rüben können früher ausgesät als Kartoffeln gepflanzt werden können (aufgrund der Menge an lockerer Erde und der Feuchtigkeitsverhältnisse im frühen Frühjahr). Außerdem sind die heutigen Sorten besser an die höheren Temperaturen, eine stärkere Sonneneinstrahlung und einen höheren CO2-Gehalt angepasst. Nicht nur die Wurzelerträge sind gestiegen, sondern auch die Zuckerausbeute je ha.
Ein wichtiger Zeitpunkt in der Entwicklung der Rüben ist das Wachstumspunktdatum: Ab da nimmt die Rübenwurzel linear an Gewicht zu. Das Rübenlaub bedeckt den Boden und die Rübenwurzel enthält durchschnittlich 4 g Zucker. Je früher die Rübe dieses Stadium erreicht, desto höher ist der potentielle Zuckerertrag. Der durchschnittliche Aussaatzeitpunkt hat sich im Laufe der Jahre nicht wesentlich verändert (etwa 4 Tage früher als vor 60 Jahren). Durch den Temperaturanstieg wird der Wachstumspunkt aber um etwa 10 Tage früher erreicht. Langjährige Untersuchungen zeigen, dass mit jedem Tag, an dem der Wachstumspunkt früher erreicht wird, der Wurzelertrag um 0,7 t/ha steigt. Durch diese Vorverlegung profitiert die Rübe früher optimal von den hohen Strahlungswerten im Juni. Dies führt zu einem Mehrertrag von über 1.000 kg Rohzucker/ha (Grafik).
Trends bei Krankheiten und Schädlingen. Die direkten Auswirkungen des Klimawandels auf Pilz-, Virus- und Bakterienkrankheiten sowie Schädlinge hängen stark von der Biologie der einzelnen Organismen ab (z. B. klimatische Anforderungen, Lebenszyklus und Lebensweise). Für ein und denselben Schadorganismus ist eine Kombination aus fördernden und hemmenden Einflüssen des Klimawandels durchaus möglich, und die Entwicklung des Befalls kann künftig je nach Region und von Jahr zu Jahr ganz erheblich schwanken.
Derzeit lassen sich folgende Trends für die erwarteten veränderten Wetterbedingungen im Jahr 2050 hinsichtlich des Auftretens von Krankheiten abschätzen:
- Bessere Überwinterungsbedingungen durch milde Winter z. B. bei Rosten (Puccinia spp.) und bei Echtem Mehltau (Blumeria spp.)
- Förderung von Krankheitserregern mit hohen Temperaturansprüchen im Sommer wie z.B. Schwarzrost bei Weizen (Puccinia graminis) und Alternaria bei Kartoffeln (Alternaria solani)
- Erhöhte Übertragung von Viren (z. B. BYDV, TuYV) durch bessere Lebensbedingungen ihrer Vektoren
- Etablierung neuer Wärme liebender Pathogene oder Rassen/Genotypen
- Ungünstige Infektionsbedingungen durch abnehmende Niederschläge im Frühjahr und Sommer (z.B. Botrytis spp., Blumeria ssp., Alternaria spp.)
Da die meisten Insektenpathogene kaltblütig sind, werden sie besonders stark von Temperaturschwankungen sowie Veränderungen der Luft- und Bodenfeuchtigkeit beeinflusst. Dies wirkt sich vor allem auf ihre Fähigkeit aus, erfolgreich zu überwintern. Die aktuellen Temperaturen in Mitteleuropa liegen oft noch unter den artspezifischen Optima. Aber es lassen sich schon folgende Trends beim Auftreten von Schädlingen beobachten:
- Höhere Fortpflanzungsraten wegen höherer Temperaturen von Frühjahr bis Herbst (z. B. bei Spinnmilben, Rapserdflöhen, Kohlfliegen und Kartoffelrüsselkäfern)
- Höhere Anzahl an Generationen pro Saison (z. B. Maiszünsler und Rüsselkäfer)
- Höherer Überwinterungserfolg, mehr lebende Überwinterer und früherer Befall durch unterirdische Überwinterer (z. B. bei einigen Blattlausarten und dem Großen Rapsstängelrüssler)
- Weitere Ausbreitung Wärme liebender gebietsfremder Arten nach Norden (z. B. Maiswurzelkäfer, Asiatischer Laubholzbockkäfer und die Schilf-Glasflügelzikade)
- Verminderter Überwinterungserfolg oberirdisch überwinternder Arten aufgrund milderer und feuchterer Winter (z. B. Rapsglanzkäfer)
- Höhere Sterblichkeit von Arten, die im Winter die Diapause im Boden verbringen, da sie wegen der feuchteren Bedingungen von Bodenpilzen befallen werden (z. B. ein Teil der Mückenarten und der Eibenkäfer).
Entwicklung bei den Schädlingen im Detail. Die höheren Temperaturen führen dazu, dass die Entwicklungsgeschwindigkeit der Insekten im Allgemeinen zunimmt und sich dadurch die Entwicklungszeit pro Generation verkürzt. Nicht alle Insekten und Milben bringen mehr als eine Generation pro Saison hervor. Aber jene, die mehrere Generationen pro Jahr hervorbringen können, schaffen bei höheren Temperaturen (noch) mehr pro Saison. Beispiele für diese letzte Gruppe sind: die Fritfliege, der Obstmottenfalter, die Obstspinnmilbe und die Kohldrehherzmücke. Bei dieser z. B. gab es früher (bis 2010) drei Generationen pro Jahr. Künftig könnten es jedoch bis zu fünf sein, was einen enormen Anstieg der Schädlingspopulation zur Folge hätte.
Bei einer Erwärmung um 2 °C entwickeln sich bis zu fünf zusätzliche Läusegenerationen pro Jahr. Der erste Schwarm der Pfirsichblattlaus tritt mit jedem Grad Temperaturanstieg 14 Tage früher auf. Auch die Getreideblattlaus reagiert derart. Konkret (im Jahr 2024) bedeutet dies eine Vorverlegung um drei Wochen im Vergleich zur Mitte des letzten Jahrhunderts. Die früher wandernden Blattläuse treten in einem jüngeren (= empfindlicheren) Wachstumsstadium der Pflanzkartoffeln auf, das anfälliger für die Virusübertragung ist.
Pilzkrankheiten. Wegen der höheren Temperaturen und ihrem negativen Einfluss auf die Resistenz der Nutzpflanzen und des zu erwartenden dichteren Pflanzenbestands nimmt der Druck durch sich schnell ausbreitende Pilzkrankheiten zu. Es wird eine Verlagerung hin zu Pilzkrankheiten geben, die bei höheren Temperaturen schneller wachsen. Beispiele hierfür sind Braunrostarten und Blattfleckenkrankheiten bei Getreide, Cercospora bei Zuckerrüben, Helminthosporium bei Mais und Alternaria bei Kartoffeln. Auch der Befallsdruck durch die Kartoffelfäule Phytophthora infestans wird zunehmen.
Höhere Temperaturen, stärkere Sonneneinstrahlung, höhere CO2-Konzentrationen und bestimmte Niederschlagsperioden rund um die Blütezeit von Getreide führen zu vermehrten Fusarium-Infektionen. Darüber hinaus wird es wegen der höheren Temperaturen früher im Jahr zu einem Befall von Weizen mit Gelbrost kommen. Diese Entwicklung gilt nicht nur für Ackerkulturen, auch der Baum-, Obst- und Freilandgemüseanbau ist von Verschiebungen im zeitlichen Auftreten von Pilzkrankheiten betroffen. Ein Unsicherheitsfaktor hierbei ist die schwer abschätzbare künftige Intensität und Niederschlagsmenge. Es lässt sich kaum eine genaue Aussage darüber treffen, welche Pilze künftig zunehmen werden.
Andererseits werden Pilzkrankheiten, die als Schwächeparasiten Keimlinge befallen, wie Pythium oder Falscher Mehltau, wahrscheinlich an Bedeutung verlieren. Schließlich wird es trockener und durch die höheren Temperaturen wachsen die Pflanzen schneller. Doch in der Übergangsphase vom nassen Winter zum Frühling können die Schwächeparasiten aus dem Pilzreich wahrscheinlich dennoch Probleme bereiten. Ungewiss ist die Auswirkung der Veränderungen auf Bodenpilze wie Rhizoctonia solani. Bei diesem Pilz gibt es eine beträchtliche Anzahl von Untergruppen und jede Gruppe reagiert wiederum anders auf Temperatur.
Bakterien und Nematoden. Wegen des zu erwartenden Temperaturanstiegs und des dichteren Laubwerks dürften sich Wärme liebende Bakterien künftig ausbreiten, besonders wenn die Niederschläge in der wärmeren Sommerperiode kürzer und heftiger ausfallen. Pectobacterium und Xanthomonas z. B. werden über spezielle Poren (Hydathoden) oder in einigen Fällen über die Stomata leichter in gesundes Gewebe eindringen können. Auch Nematoden gedeihen bei höheren (Boden-) Temperaturen sehr gut.
Was tun? Auf diese sich (ständig) verändernde Situation optimal zu reagieren, wird sehr schwierig. Zentrale Hilfestellungen werden Prognosemodelle wie ProPlant, Isip oder AppsforAgri sein. Dabei geht es dann neben der Entscheidung, ob eine Anwendung erforderlich ist, vor allem darum, zu prüfen wann. Die Entwicklung nahezu aller Pilzkrankheiten und Insektenbefälle wird ja u. a. durch Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit/Stunden mit nassen Blättern, Niederschlag, Strahlung beeinflusst – und kann im Algorithmus modelliert werden. Damit lässt sich berechnen, ob ein bestimmter Pilz oder ein bestimmter Schädling eine Infektion auslösen oder sich entwickeln kann.
Ist dieser Algorithmus Teil eines Entscheidungshilfesystems, ist auch bekannt, ob die Kulturpflanze mit einem Fungizid oder einem Insektizid geschützt ist und wie lange der Schutz noch anhält. Ist der Schutz abgelaufen oder steht dies kurz davor, wird eine Behandlungsempfehlung ausgesprochen. Das System von AppsforAgri (SmartFarm-App) bestimmt den Zeitpunkt, zu dem die Anwendung die höchste Wirksamkeit besitzt. Die Wechselbeziehungen zwischen Pflanzenschutzmitteln, biologischen Mitteln und Biostimulanzien sind in Algorithmen verankert, wodurch der optimale Anwendungszeitpunkt innerhalb eines Zeitfensters von 48 Stunden im Voraus genau ermittelt werden kann.
