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Frühsommertrockenheit und Starkregen - der Ackerbau im Klimawandel

Je nach Witterung funktionieren Instrumente gegen den Klimawandel unterschiedlich gut. Was lässt sich über Bodenbearbeitung, Fruchtfolgegestaltung, neue Anbausysteme und Sortenwahl erreichen?

Lesezeit: 10 Minuten

Unsere Autorin: Prof. Dr. Tanja Schäfer, Fachhochschule Südwestfalen, Soest

Die Jahresdurchschnittstemperaturen sind im Vergleich zum langjährigen Mittel in fast allen Regionen Deutschlands gestiegen. Die Anzahl heißer Tage (Tagesmaximum der Lufttemperatur > 30 °C) hat sich seit den 1950er Jahren von drei auf neun Tage im Jahr verdreifacht, wohingegen die Anzahl an aufeinanderfolgenden Trockentagen im Sommer zugenommen hat.

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Viele Klimamodelle gehen davon aus, dass das 1,5-Grad-Ziel nur eingehalten werden kann, wenn der Mensch sich in seinem Verhalten deutlich ändert und dadurch weniger Treibhausgase produziert werden. Die Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass in vielen Regionen mit Frühsommertrockenheit zu rechnen ist, man aber andererseits lokale Starkregenereignisse mit einkalkulieren muss.

Vor dem Hintergrund dieser Phänomene ist es nicht einfach, eine Anpassungsstrategie für den Ackerbau zu entwickeln. Im Folgenden sollen deshalb ausgewählte Aspekte aufgezeigt und diskutiert werden.

Bodenbearbeitung: So wenig wie möglich

Die Bodenbearbeitung ist ein wichtiger Punkt, um den Bodenwasserhaushalt zu schonen. Wo in letzter Zeit vermehrt Frühsommertrockenheit aufgetreten ist, sollte sie deshalb soweit wie möglich reduziert werden, um unproduktive Verdunstung zu vermeiden und das Wasser so lange wie möglich im Boden zu halten.

Eine Mulchsaat reduziert den Bodeneingriff und die Bodenbewegung deutlich. Das Bodenleben kann sich in diesem System besser entwickeln und organische Masse in Humus umwandeln. Der Humus verbessert dann wiederum die Wasserhaltefähigkeit.

Dieses System baut sich aber erst nach mehreren Jahren auf, sodass man im ersten Jahr der Mulchsaat noch keine großen Effekte erwarten kann. Ein 20-jähriger Dauerversuch der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft zeigte, dass unter den dortigen Standortbedingungen nicht jede Kulturart gleichermaßen gut mit der Mulch- oder Direktsaat klargekommen ist. Die Autoren schlussfolgern, dass eine erweiterte Fruchtfolge in Kombination mit dem Bodenbearbeitungsverfahren die besten Möglichkeiten für einen wassersparenden Ackerbau bietet.

So war die Mulchsaat von Getreide nach Raps oder Leguminosen problemlos möglich und lieferte auch hohe Erträge. Auf der anderen Seite brachte die Mulchsaat von Leguminosen nach Getreide geringere Erträge im Vergleich zur Pflugsaat, weil die Ablagetiefe nicht gewährleistet werden konnte. Durch neuere Technik (z. B. Claydon, John Deere 750 A) kann dieses Problem aber behoben werden. Bei fast allen Kulturen schnitt die Direktsaat ertraglich schlechter ab.

Mulch- und Direktsaatverfahren werden auch aufgrund von Starkregenereignissen zunehmen. Schon vor 25 Jahren hatte man in Sachsen festgestellt, dass auf einem tonigen Schluffstandort vor der Zuckerrübenaussaat die Wasserinfiltrationsleistung bei der Pflugsaat schlechter war und es deshalb früher zum Wasserabfluss kam als bei Mulch- oder Direktsaat. In der Pflugsaatvariante verschlämmte der Boden sehr schnell bei zusätzlicher Beregnung und führte damit deutlich früher zu hohen Mengen an Oberflächenabfluss.

Fruchtfolge: Möglichst lange Bodenbedeckung

Neben der Bodenbearbeitung kann auch die Erweiterung der Fruchtfolge und vor allem eine möglichst lange Bedeckung des Bodens dazu führen, dass die Wasserinfiltration verbessert und die Verdunstung trotz Pflanzenbewuchs reduziert wird.

Die Mulchsaat von Getreide nach Raps oder Leguminosen ist schon auf vielen Betrieben üblich. Die Mulchauflage verringert in diesem Fall die Evaporation und schont damit den Wasserhaushalt des Bodens. Außerdem bietet die organische Masse Nahrung für Bodenlebewesen und trägt zum Humusaufbau bei. Die Zunahme des Humusanteils kann dann langfristig ebenfalls zum besseren Wasserhaltevermögen beitragen.

Da in viehhaltenden Betrieben das Stroh als Einstreu benötigt wird, sollte Stallmist auf die Flächen zurückkommen oder auch Feldfutterbau mit mehrjährigem Kleegras in die Fruchtfolge integriert werden. In trockenen Jahren kann die Leguminose noch Futter liefern, wenn das Gras schon vertrocknet ist. In feuchten Jahren überwiegt der Grasanteil im Futter.

Nischenkulturen: Längere Vegetationsperioden, feuchtere Winter und trockenere Sommer werden langfristig wohl dazu führen, dass bei der Fruchtfolgeplanung auch Nischenkulturen in den Fokus rücken. Die Sojabohne hat sich in Süddeutschland als anbauwürdige Kultur mit guten Deckungsbeiträgen etabliert.

Die Züchtung neuer, kältetoleranterer Sorten mit kürzerer Vegetationszeit wird den Anbau langfristig nach Norden ausweiten. Weitere trockentolerantere Kulturarten wie Hirse, Sorghum, Amaranth oder Kichererbse werden regional in Zukunft interessant werden, wenn der Absatz gesichert ist. Für den wirtschaftlichen Anbau sind aber in einigen Fällen noch höhere Erträge nötig.

Als alternative Ölfrucht zum Raps kann in trockenen Jahren die Sonnenblume verstärkt angebaut werden. Auch der Samenhanf bietet aufgrund seines schnellen Wachstums eine gute Bodenbedeckung und damit eine verringerte Evaporation. Kritisch sind hier ähnlich wie bei der Sonnenblume die z. T. niedrigen Erträge.

Tritt der Wassermangel beim Samenhanf zu früh im Jahr auf, bleibt er im Wachstum stark zurück. Hier ist die Sonnenblume deutlich robuster. Die Verbesserung der Ertragsleistung kann in den genannten Fällen zum einen vonseiten der Züchtung geschehen, zum anderen gilt es vonseiten der Forschung, die Anbaubedingungen zu optimieren (z. B. Düngung, Reihenabstände, Saatmengen), um stabil höhere Erträge der genannten Kulturarten zu erzielen.

Beim Anbau von Sommerungen muss immer an die Bodenbedeckung über Winter gedacht werden. Zwischenfrüchte, die direkt nach der Ernte (z. B. mit dem Coverseeder) oder kurz vor der Ernte mittels Drohne in den stehenden Bestand gesät werden, bieten sich hier an. Unter dem gehäckselten Stroh hält sich die Feuchtigkeit etwas länger, was zum Auflaufen der Samen meist ausreicht. Zu beachten sind eine nicht zu dicke Strohschicht sowie die gleichmäßige Verteilung des Strohs. Bodenwasserreserven werden mit diesem Verfahren geschont. Zu viel Ausfallgetreide und ein hoher Unkrautdruck auf der Fläche sind hierbei tabu.

Sollten die Winter so mild bleiben wie in den vorangegangenen Jahren, kann man mit den Winterformen von Ackerbohne, Erbse oder Hafer die Winterfeuchtigkeit besser ausnutzen und dadurch stabilere und z. T. höhere Erträge erzielen. Die kritische Phase der Ausbildung der Ertragsorgane erfolgt dann bei den Winterformen vor der Frühsommertrockenheit.

Ackerbohnen können mit ihrer Pfahlwurzel den Boden ähnlich lockern wie der Raps und dadurch die Infiltrationsleistung des Bodens steigern. Kritisch bleibt hier allerdings die z. T. hohe Spätverunkrautung der Ackerbohnen im Vergleich zum Raps.

Lebendmulchsysteme über Untersaaten

In Reihenkulturen können Untersaaten auf tonigen Böden die Bildung tiefer Risse bei Trockenheit abschwächen. Dadurch wird bei Regen (Starkregen) deutlich mehr Wasser in der Fläche gehalten und in den Boden infiltriert. Erosionsereignisse werden so abgemildert. Die hohe Verschlämmungsneigung auf schluffreichen Standorten wird ebenfalls reduziert.

Bei guter Entwicklung der Untersaat trägt das Wurzelsystem zum Zusammenhalt der Bodenpartikel bei. Da die meisten Reihenkulturen Sommerungen sind, kann schon in der Vorkultur ein entsprechendes Pflanzenwachstum generiert werden, z. B. durch Kleeuntersaaten im Getreide. Nach dessen Ernte bleibt der Klee auf der Fläche, trägt über Winter zu verbesserter Wasserinfiltration und weniger Erosion bei, und im folgenden Frühjahr kann die Reihenkultur im Strip-Till-Verfahren ausgesät werden.

Die schnellere Bodenerwärmung im Streifen führt zu einer zügigen Jugendentwicklung. So haben auch Sommerungen vor einer auftretenden Frühsommertrockenheit die Ertragsorgane schon ausgebildet. Aufgrund des Pflanzenbewuchses ist die Befahrbarkeit und Tragfähigkeit des Bodens verbessert, sodass die Frühjahrsaussaat (auch mittels Strip-Till) früher erfolgen kann. Das bedeutet für die Sommerung einen Entwicklungsvorsprung und eine bessere Ausnutzung der Winterfeuchtigkeit.

Im Idealfall ist die Anlage und Ausbildung der Ertragsorgane vor einer Trockenperiode schon abgeschlossen. Sollte es bei diesem Verfahren zu Starkregenereignissen kommen, sind die Infiltration durch den Kleeaufwuchs verbessert und Erosionsereignisse deutlich minimiert. Dies ist eine Form von Lebendmulchsystemen, die wohl in Zukunft einen breiteren Eingang in die Praxis finden werden.

Selbst im Kartoffelanbau konnten durch die Anlage von Herbstdämmen mit Zwischenfrüchten über Winter ein stabiles Bodengefüge erreicht und Erosion vermindert werden.

Im Mais haben sich in Norddeutschland Gras-Untersaaten zur Vermeidung von Nitratauswaschung schon etabliert. Neben diesem Effekt wurde eine deutlich bessere Befahrbarkeit der Flächen im Herbst festgestellt, sodass dadurch Bodenverdichtungen minimiert wurden und die Infiltrationsleistung und der kapillare Wasseraufstieg im Boden weitestgehend erhalten blieben. Auch das Gras kann über Winter den Boden bedecken und eine Folgekultur im Frühjahr in Strip-Till gesät werden.

Sorten: Wurzeln, Blätter, Nährstoffeffizienz

Die Auswahl von Sorten mit höherer Wurzelmasse oder schmalerer Blattfläche ist ein weiterer Aspekt der Anpassungsstrategien des Ackerbaus an den Klimawandel. Gerade im Getreide gibt es hier sehr große Sortenunterschiede. Eine Sorte mit vermehrter Wurzelmasse sorgt nicht nur bei Starkregen für besseren Halt der Kulturpflanze auf der Fläche. Bei Trockenheit können die vielen Wurzeln auch ein größeres Areal zur Wasserversorgung der Pflanzen erschließen. Eine schmalere Blattfläche führt bei Trockenheit zu einer geringeren Verdunstung der Kulturpflanze.

Nachteilig wird hier evtl. die geringere Fotosyntheseleistung und eine geringere Bodenbedeckung zur Beschattung sein. Dies könnte zur Folge haben, dass die Ertragserwartung geringer (aber dafür stabiler) ist und etwas mehr Evaporation über den Boden stattfindet. Bei Drillreihen von ca. 12 cm im Getreidebau scheint dieser Effekt aber vernachlässigbar.

Sorten mit höherer Nährstoffeffizienz bieten unter trockenen Bedingungen ebenfalls Vorteile, beruhen die Mechanismen der Nährstoffeffizienz doch häufig auf morphologischen Anpassungen. Die Züchtung ist in Bezug darauf noch am Anfang. Die Blattmorphologie einzelner Sorten kann man sich auf Feldtagen der Beratungsstellen oder Züchter anschauen. Die Wurzelmorphologie ist dagegen im Feld nicht zu sehen. In Zukunft könnten Züchter entsprechende Sortenbeschreibungen zur Wurzelmorphologie hinzufügen oder einen speziellen Vermerk in der beschreibenden Sortenliste. Diese werden aber nur in einem intakten Boden ohne Verdichtungen, Sperrschichten o. Ä. zu finden sein.

Krankheiten, Schädlinge, Spurenelemente

Bisher haben sich die Ausführungen auf Wasserstress oder Starkregen konzentriert. Vermutlich wird im Zuge des Klimawandels auch der Druck von Schädlingen und evtl. Krankheiten (z. B. Roste) zunehmen. Zum einen begünstigen milde Winter die Überwinterung von z. B. Blattläusen als Imago, sodass im Frühjahr eine Population deutlich schneller aufgebaut werden kann als bisher. Zum anderen bewirkt diese Form der Überwinterung, dass eine mit Virus beladene Blattlaus im Frühjahr sofort neue Pflanzen infizieren kann und sich so der Virusdruck in Wintergerste, Kartoffeln oder Rüben schneller aufbaut.

Neue Schädlinge, die bisher nur in Südeuropa verbreitet waren, dürften einwandern und sich dauerhaft ausbreiten. Die Glasflügelzikade und die dadurch häufiger auftretende SBR-Krankheit an Zuckerrüben ist ein Beispiel. Die Züchtung resistenter Sorten ist in diesen Fällen eine bewährte Methode. Es dauert jedoch viele Jahre, bis eine neue Sorte auf dem Markt ist.

Eine „schnellere“ Alternative wären Sortenmischungen einer Kulturart mit unterschiedlicher Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten oder Schädlinge. Im ökologischen Landbau hat man hiermit bereits seit Längerem gute Erfahrungen bezüglich geringerem Krankheitsdruck im Getreide. Die Voraussetzung für dieses Anbauverfahren ist allerdings, dass die Qualitäten der Sorten ähnlich sind und dass die Abnahme des Erntegutes gewährleistet ist. Vermutlich spielt das aber nur bei Mühlen, die sortenrein einlagern wollen, eine Rolle.

Vorbeugend können die Landwirte alles tun, um die Pflanzen gesund und vital zu halten, sodass kein Stress entsteht. Das bedeutet auch eine ausgewogene Nährstoffversorgung. Hier sind vor allem die Grundnährstoffe und je nach Kulturart auch bestimmte Spurennährstoffe gemeint (Phosphat, Kalium, Schwefel, Magnesium, Mangan, Bor, Silizium usw.). Eine ausreichende Kaliumversorgung ist z. B. essentiell für einen funktionierenden Wasserhaushalt und damit eine höhere Wassereffizienz.

Fazit

Es gibt verschiedene Möglichkeiten im Ackerbau, sich an den Klimawandel anzupassen. Aber nicht jedes Verfahren ist für alle Bodenarten oder Regionen in Deutschland gleichermaßen gut geeignet. Erfahrungen aus den trockeneren Regionen Südeuropas können bei der hiesigen Anbauplanung ebenfalls helfen.

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