CLIMSOIL: Einfluss des Klimawandels auf die Bodentemperaturen und diesbezügliche Risiken

Der Boden mit seiner Beschaffenheit und seinen Funktionen stellt eine wesentliche Grundlage für die landwirtschaftliche Produktion in Österreich dar. Die Bodentemperatur spielt für eine Vielzahl an landwirtschaftlich bedeutsamen Vorgängen im Boden eine wesentliche Rolle. So können hohe Bodentemperaturen zum Beispiel zu starken Massenentwicklungen von bodenbürtigen Engerlingarten beitragen. Die Berücksichtigung der Bodentemperatur ist darüber hinaus für den richtigen Zeitpunkt des Düngereinsatzes sowie den Aussaatzeitpunkt von Bedeutung.

Eine räumliche Darstellung, wie sich bodentemperaturabhängige Prozesse durch eine Klimaerwärmung verändern, stellt daher eine wichtige Grundlage für standortsspezifische landwirtschaftliche Anpassungsmaßnahmen dar.

Entwicklung der Bodentemperaturen im Klimawandel und Risiken für die Landwirtschaft

Bislang wird die Bodentemperatur in Österreich nur punktuell an Klimastationen gemessen. Das grundlegende Ziel des vom Klima- und Energiefonds geförderten Projekts CLIMSOIL ist daher die Entwicklung eines österreichweiten Bodentemperaturmodells mit Raumbezug. Das Projekt wird von den vier Projektpartnern BOKU-Met, Landwirtschaftliches Forschungszentrum Raumberg-Gumpenstein (LFZRG), Bundesanstalt für Wasserwirtschaft (BAW), Bio Forschung Austria (BFA) und Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH (AGES) seit Jänner 2010 bis Dezember 2012 durchgeführt.

Das im Projekt entwickelte Bodentemperaturmodell soll die Berechnung der Temperaturen in beliebigen Bodentiefen für jeden Ort und Zeitraum innerhalb Österreichs ermöglichen und räumlich darstellen. Dabei wird das Modell sowohl auf derzeitige Klimabedingungen sowie unter einem Klimaszenariosignal mit Zeithorizont 2050 (exemplarisch, basierend auf dem Klimamodell ECHAM5) angewendet. Als Grundlage für die Berechnungen werden bestimmte Eingangsdaten benötigt, wie die relevanten physikalischen Bodeneigenschaften. Mit Hilfe eines GIS (Geoinformationssystems) werden raumbezogene Daten erfasst, analysiert und graphisch in Bodentemperaturkarten dargestellt.

Darüber hinaus werden in CLIMSOIL zwei Modelle für die Entwicklung von bodentemperaturabhängigen Schädlingen entwickelt, für Maiswurzelbohrer und Graswurzeln anfallende Engerlinge. Diese Modelle dienen der Abschätzung potentieller Schäden in ausgewählten Zielregionen unter Berücksichtigung des Klimawandels.

Für die Entwicklung und Evaluierung der Modelle werden Daten zu bodenbürtigen Schädlingen bzw. Schädlingsgruppen mittels Feldexperimenten gesammelt. Der erste untersuchte Schädling, der Westliche Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera virgifera), ist einer der weltweit wichtigsten Maisschädlinge. Die zweite untersuchte Schädlingsgruppe sind die Engerlinge, die durch Engerlingsfraß an den Graswurzeln immer wieder massive Schäden im Grünland verursacht haben. Dazu gehören der Feldmaikäfer (Melolontha melolontha) oder der Gartenlaubkäfer (Phyllopertha horticola). Zur Bestimmung der Risikogebiete und der möglichen Ausbreitung unter Klimaszenarien werden für die Engerlinge ebenfalls Freilanderhebungen durchgeführt.

In weiterer Folge können die in CLIMSOIL generierten Aussagen zu bodentemperaturabhängigen Prozessen, wie z.B. die Schädlingsentwicklung im Klimawandel, landwirtschaftlich relevante Monitoring- und Warndienste unterstützen.

Ergebnisse aus CLIMSOIL

Die Erstellung des Bodentemperaturmodells unter Berücksichtigung unterschiedlicher Grundlagendaten (zur Bodentemperatur oder physikalischen Bodeneigenschaften) ist bereits abgeschlossen und kann flächenhaft (1 km² Auflösung) für aktuelle Bedingungen (Abb. 1) als auch für beliebige Wetter- oder Klimaszenarien berechnet werden. Eine Karte der für den 19. September 2009 simulierten Bodentemperatur in 10 cm Tiefe zeigt beispielsweise deutlich die an diesem Tag wärmsten Regionen im Osten und Süd-Osten Österreichs.

Auf Basis von Bodentemperaturkarten unter verschiedenen Klimaszenarien können in weiterer Folge erstmals Gebiete und Flächen ausgewiesen werden, in denen aufgrund zu erwartender hoher Bodentemperaturen eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für z.B. Engerlingsschäden vorliegt. Auf diesen  Risikoflächen können längerfristig wirksame Regulations-Maßnahmen für den jeweils spezifischen Schädling rechtzeitig angewendet werden (BFA, 2012).

Schlussfolgerungen

Folgende Ergebnisse des Projektes CLIMSOIL können zur Unterstützung bei zukünftigen Entscheidungsprozessen herangezogen werden:

• Die Projektergebnisse stellen insgesamt eine wichtige Grundlage für das Monitoring und die Erstellung von Warnsystemen für klimatisch bedingte Schadpotenziale in der Landwirtschaft in Österreich dar.
• Das Projekt CLIMSOIL ermöglicht eine hochaufgelöste räumliche Darstellung der Entwicklung von bodentemperaturabhängigen Prozessen, wie z.B. Schädlingsentwicklung für alle landwirtschaftlichen Flächen Österreichs.
• CLIMSOIL liefert Kenntnisse zu potentiellen Schadensentwicklungen für zwei Schädlinge für ausgewählte österreichische Zielregionen unter Berücksichtigung des Klimawandels.
• Die Projektergebnisse verbessern die Abschätzung von standortspezifischen Auswirkungen des Klimawandels auf die landwirtschaftliche Produktion.