DrahtwurmForschungKlimafolgen

COMBIRISK

Design maßgeschneiderter lokaler Anpassungsmaßnahmen an witterungsabhängige Risiken verursacht durch den Klimawandel in der Landwirtschaft Österreichs

„Designing tailored climate change adaptation measures to COMBIned weather related RISKs in crop production at local scales in Austria“ (COMBIRISK)

 

Klimawandel und Landwirtschaft

Der landwirtschaftliche Bereich kann zu den Sektoren gezählt werden, die durch Effekte des Klimawandels am meisten betroffenen sind. Der Klimawandel führt in Zentraleuropa zu einer Verschiebung der agroklimatischen Zonen und bedingt durch steigende widrige Wetterbedingungen zu signifikanten Auswirkungen und Risiken für die Feldfruchtproduktion. (Eitzinger et al., 2013; Olesen et al., 2011; Thaler et al., 2012; Trnka et al., 2013).
Dabei reagiert die heimische Landwirtschaft äußerst sensibel nicht nur auf generelle klimatische Parameter, sondern auch auf Veränderungen im Auftreten und der Schwere von Wetterextremen (i.e. Lobell et al., 2009; Trnka et al., 2011).

Ein räumlicher und saisonaler Wandel der klimatischen Bedingungen umfasst Frequenz und Intensität von Nutzpflanzen schädigenden Extremereignissen (Tebaldi et al. 2006). Es gibt Hinweise, dass derartige Wetterphänomene das Anbau- und Ernte-Risiko spezifischer Landwirtschaftsregionen verändert, wobei durch den Klimawandel ein mehrfacher Anstieg agrometeorologischer Extreme, insbesonders Hitze und Trockenheit, zu erwarten ist (Trnka et al., 2014).
Selbst wenn es bei unveränderter Schwere und Häufigkeit durch saisonale Verschiebungen zu einem Überlappen von Wetterextremen mit phänologisch sensiblen Entwicklungsphasen der Nutzpflanzen kommt, können signifikante Ertragseinbußen die Folge sein.
Auch viele Schadorganismen werden durch klimawandelbedingte Änderungen der Witterungsverhältnisse gefördert und müssen als Risikofaktoren für die zukünftige regionale landwirtschaftliche Produktion in Betracht gezogen werden.

Einige mit dem Klima zusammenhängende Risikofaktoren und deren Effekte auf die Landwirtschaft:

  • Hitze und Trockenheit – limitierte Assimilationsleistung, Ertragseinbußen, Veränderung der Überwinterungsbedingungen von Wintersorten (starke Temperaturschwankungen und veränderte Schneebedeckung)
  • Frost – Schäden in sensiblen phänologischen Stadien der Kulturpflanzen
  • Ungeeignete Bodentemperaturen, Erosion, Bodenverhärtung – Beeinträchtigung bei Aussaat und Aufgang
  • Hagel, Feuchtperioden – schlechte Erntebedingungen (Ertragsverluste)
  • Starkwinde, Stürme – Physikalische Kulturschäden, Stickstoffauswaschung, Erosion
  • Hohe Luftfeuchtigkeit, Blattnässe – Verstärktes Auftreten von Krankheiten
  • Höhere Temperaturen – verstärktes Auftreten von Schädlingen
  • etc.

Die Datenlage und der Wissensstand zu Auswirkungen von klimatischen Ereignissen, im Speziellen von Wetterextremen auf spezielle Nutzpflanzen und Bewirtschaftungssysteme unter höherer räumlicher Auflösung, wie bspw. auf regionaler Ebene oder darunter, ist zur Zeit noch sehr gering.

 

Forschungsmotivation

Für die Abschätzung und Empfehlung sinnvoller Adaptierungsmaßnahmen auf lokaler Ebene ist eine genaue standortspezifische Identifikation regional auftretender Anbaurisiken, wenn möglich schlagspezifisch, ausschlaggebend.
Bislang lag der wissenschaftliche Fokus auf durchschnittlichen Klimaverschiebungen bei bspw. Temperatur oder Niederschlag, jedoch weniger auf extremen Wetterereignissen, die in Ihren Auswirkungen zu massiven Verlusten landwirtschaftlicher Ressourcen (z. B. Bodenerosion) und somit zu Einbrüchen in der Produktion führen können.

Eine Antwort auf die multidimensionalen Effekte des Klimawandels ist erforderlich. Es sollten den LandwirtInnen Optionen zur Verfügung gestellt werden, die es ihnen einerseits ermöglichen, die Bewirtschaftungsweise auf die bio-physikalischen Auswirkungen des Klimawandels adaptieren zu können, und andererseits auf kumulierende Risiken im Produktionsumfeld (z. B. Wetterextreme und Markt-, Kapital- oder Arbeitsmarktschwankungen) reagieren zu können. (e.g. Gibbons and Ramsden, 2008; Janssen and van Ittersum, 2007)

140_4071Klimatisch bedingte Extremereignisse erfordern zukünftig Anpassungen der landwirtschaftlichen Produktion, abgestimmt auf die regionalen bzw. lokalen Klimawandelrisiken.

 

Projektziele
Datenbank

In vorliegendem Projekt sollen die wetterbasierten Anbaurisiken in ausgewählten Landwirtschaftsgebieten unter Verwendung adäquater agroklimatischer Indikatoren identifiziert und verortet werden. Da es in Österreich bisher keine fundierte Datenbank gibt, die auf Wetterereignissen basierte Ernteschäden oder –Ausfälle sowie die korrespondierenden Wetterdaten einschließlich bestehender potentieller Risiken an relevanten Standorten bzw. in relevanten Regionen beinhaltet, wird die weitere Modellentwicklung durch ungenaue Kalibrierung und Validierung erschwert.
Darum soll eine Datenbank mit qualitativ dokumentierten sowie gemessenen landwirtschaftlichen und ökonomischen Schäden (z. B. Ernteverluste oder Markteinbußen), die durch widrige Wetterbedingungen verursacht wurden, etabliert werden.

 

Indikatormodell

Als Projekthauptziel soll ein Indikatormodell mit biotischen und abiotischen Wetter-basierten Risiken entwickelt werden, und in Folge Klimawandel-Szenarien für zwei Modellregionen in Österreich erstellt werden. Dazu werden die in der Datenbank dokumentierten Schäden mit gemessenen Wetterbedingungen in Beziehung gesetzt (statistisches Screening nach signifikaten Beziehungen) und als kalibrierte Sorten-spezifische Indikatoren ausgedrückt.
Eine GIS-implementierte Version des Modells – basierend auf dem bereits bestehenden operationellen Trockenheitsmonitoringsystem „AgroDroughtAustria“ (ACRP, 2014a) – wird für die kartographische Darstellung von Langzeitrisiken verwendet. Zusätzlich erlaubt das Modell ein erweitertes operationelles Monitoring und Prognosen in Abhängigkeit wechselnder klimatischer Bedingungen (i.e. Meinke and Stone, 2005).

Zudem wird das Indikatormodell zusammen mit einem bio-ökonomischen Betriebsmodell in zwei Modellregionen angewendet, um die Entwicklung regional angepasster Bewirtschaftungsmaßnahmen zu demonstrieren.

 

Aufgaben von MELES

MELES bearbeitet im Rahmen des COMBIRISK-Projekts die Auswirkungen des Klimawandels auf Schadorganismen an Kartoffeln (zB. Drahtwürmer, Phytophtora, Kartoffelkäfer) bzw. das durch diese Schadorganismen verursachte Schadausmaß.

Von den Herstellungs- und Vertriebsgesellschaften AGRANA Stärke GmbH und LAPRO – Landesproduktenhandelsgesellschaft m.b.H. erhielt Meles Zugang zu marktrelevanten Qualitätsbewertungen von Kartoffelknollen (Beeinträchtigungen durch Schädlinge und Krankheiten) vorwiegend aus dem Wein- und Waldviertel. Von der Landwirtschaftskammer NÖ wurde ein mehrjähriger, auf zahlreichen Monitoringstandorten in Ostösterreich erhobener Boniturdatensatz zum Auftreten von Schädlingen und Krankheiten in Kartoffelkulturen zur Verfügung gestellt.
Die gesammelten Boniturdaten der Kartoffelknollen und -stauden werden digitalisiert und geordnet. Anschließend werden die Daten anonymisiert, in einer räumlichen Auflösung auf Gemeindeniveau normiert und für die Datenbank zu Schadindikatoren verrechnet bzw. gemittelt.
Witterungsindices, Schädlingsauftreten und Schadwirkung werden unter Berücksichtigung von erprobten Modellen einer Analyse unterzogen und auf Zusammenhänge untersucht. Errechnete Indikatoren zum Zusammenhang zwischen Witterungsereignissen und dem Auftreten von Schadorganismen in Kartoffelkulturen bzw. dem Schadeffekt auf den Kartoffelertrag werden in das COMBIRISK-Indikatormodell aufgenommen.

 

Literatur
  1. ACRP, 2014a. AgroDroughtAustria – Trockenheitsmonitoringssystem für die Landwirtschaft Österreichs. IN: Berichte zur Klimafolgenforschung – Landwirtschaft, 13-17; http://www.klimafonds.gv.at/assets/Uploads/Broschren/ACRP-in-Essence/ACRPLandwirtschaftonline.pdf
  2. Eitzinger, J., Trnka, M., Semerádová, D., Thaler, S., Svobodová, E., Hlavinka, P., Siska, B., Takáč, J., 32 Malatinská, L., Nováková, M., Dubrovský, M., Zalud, Z., 2013. Regional climate change impacts on 33 agricultural crop production in Central and Eastern Europe – hotspots, regional differences and 34 common trends. The Journal of Agricultural Science 151(6): 787-812.
  3. Gibbons, J.M., Ramsden, S.J., 2008. Integrated modelling of farm adaptation to climate change in East Anglia, UK: Scaling and farmer decision making. Agriculture, Ecosystems & Environment 127, 126–134.
  4. Janssen, S., van Ittersum, M.K., 2007. Assessing farm innovations and responses to policies: A review of bio-economic farm models. Agricultural Systems 94, 622–636.
  5. Lobell, D. B., Cassman, K. G. & Field, C. B. (2009). Crop yield gaps: their importance, magnitudes, and causes. Annual Review of Environment and Resources 34, 179-204.
  6. Meinke H., Stone R.C. (2005) Seasonal and inter-annual climate forecasting: the new tool for increasing preparedness to climate variability and change in agricultural planning and operations. Climatic Change 70:221-253.
  7. Olesen, J.E., Trnka, M., Kersebaum, K.C., Skjelvag, A.O., Seguin, B., Peltonen-Sainio, P., Rossi, F., Kozyra, J., Micale, F. (2011): Impacts and adaptation of European crop production systems to climate change. – European Journal of Agronomy.43 (2): 96-112.
  8. Tebaldi, C., Hayhoe, K., Arblaster, J. M., Meehl, G.A. 2006. Going to the extremes. CLIMATIC CHANGE, 79, 3-4, 85-211.
  9. Thaler, S., J. Eitzinger, M. Trnka, M. Dubrovsky, 2012. Impacts of climate change and alternative adaptation options on winter wheat yield and water productivity in a dry climate in Central Europe. Journal of Agricultural Science 150(5), 537-555.
  10. Trnka, M., Kersebaum, K.C., Eitzinger, J., Hayes, M., Hlavinka, P., Svoboda, M., Dubrovský, M., Semerádová, D., Wardlow, B., Pokorný, E., Možný, M., Wilhite, D., Žalud, Z., 2013. Consequences of climate change for the soil climate in Central Europe and the central plains of the United States. Climatic Change 120: 405-418. DOI 10.1007/s10584-013-0786-4.
  11. Trnka, M., Olesen, J. E., Kersebaum, K. C., Skjelvag, A. O., Eitzinger, J., Seguin, B., Peltonen-Sainio, P., Rötter, R., Iglesias, A., Orlandini, S., Dubrovsky, M., Hlavinka, P., Balek, J., Eckersten, H., Cloppet, E., Calanca, P., Gobin, A., Vucetic, V., Nejedlik, P., Kumar, S., Lalic, B., Mestre, A., Rossi, F., Kozyra, J., Alexandrov, V., Semeradova, D., Žalud, Z., 2011. Agroclimatic conditions in Europe under climate change. Global Change Biology, 17: 2298–2318. doi: 10.1111/j.1365-2486.2011.02396.x.
  12. Trnka, M., Rotter, R.P., Ruiz-Ramos, M., Kersebaum, K.Ch., Olesen, J.E., Zalud, Z., Semenov, M.A., 2014. Adverse weather conditions for European wheat production will become more frequent with climate change. Nature Climate Change. doi:10.1038/nclimate2242