BO-I-1: Bodenwasservorrat in landwirtschaftlich genutzen B?den

Das Bild zeigt einen stark ausgetrockneten, rissigen Boden, aus dem einzelne grüne Getreidehalme herauswachsen.zum Vergr??ern anklicken
Trockene B?den beeintr?chtigen das Wachstum von Kultur- und Wildpflanzen.
Quelle: Maurizio Targhetta / stock.adobe.com

Monitoringbericht 2019 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel

Inhaltsverzeichnis

 

BO-I-1: Bodenwasservorrat in landwirtschaftlich genutzen B?den

Ein ausreichender Bodenwasservorrat ist eine entscheidende Einflussgr??e für die Pflanzenentwicklung. Bei landwirtschaftlichen Kulturen k?nnen sowohl Unter- als auch übers?ttigung in kritischen Entwicklungsphasen die Ertr?ge negativ beeinflussen. Sowohl auf leichten als auch auf schweren B?den haben in den letzten knapp 50 Jahren die Bodenwasservorr?te w?hrend der ⁠Vegetationsperiode⁠ mit signifikantem ⁠Trend⁠ abgenommen.

Die Linien-Grafik zeigt ab 1970 die Entwicklung des Bodenwasservorrat in landwirtschaftlich genutzten B?den in Prozent der nutzbaren Feldkapazit?t. Dargestellt sind die Entwicklungen des Bodenwasservorrats in leichten B?den unter Wintergetreide im Mai und im Juli sowie in schweren B?den unter Zuckerrüben im Juli und September. Mit Ausnahme der Zeitreihe zum Wintergetreide im Juli, die einen quadratisch steigenden Trend zeigt, sind die Trends der Zeitreihen signifikant steigend.
BO-I-1: Bodenwasservorrat in landwirtschaftlich genutzen B?den

Die Linien-Grafik zeigt ab 1970 die Entwicklung des Bodenwasservorrat in landwirtschaftlich genutzten B?den in Prozent der nutzbaren Feldkapazit?t. Dargestellt sind die Entwicklungen des Bodenwasservorrats in leichten B?den unter Wintergetreide im Mai und im Juli sowie in schweren B?den unter Zuckerrüben im Juli und September. Mit Ausnahme der Zeitreihe zum Wintergetreide im Juli, die einen quadratisch steigenden Trend zeigt, sind die Trends der Zeitreihen signifikant steigend.

Quelle: DWD (Deutscher Klimaatlas - Landwirtschaft)
 

Bodenwasserversorgung – es kann zu Engp?ssen kommen

Niederschlag und Temperatur sind bedeutende Einflussfaktoren der Bodenbildung und beeinflussen unmittelbar den Wasser- und Stoffhaushalt des Bodens. Ver?ndern sich mit dem ⁠Klimawandel⁠ die Niederschlags- und Temperaturverh?ltnisse, so wird dies Folgen für die B?den haben, und zwar unabh?ngig davon, ob es sich um land- oder forstwirtschaftlich genutzte B?den, um B?den in St?dten oder um solche mit naturnaher Vegetation handelt. Eine Zunahme der ⁠Bodentemperatur⁠ hat Folgen für den Pflanzenbau (Keimung und Wachstum der Pflanzen), das Leben im Boden (Aktivit?t der unz?hligen Bodenorganismen) und die Bodenstruktur. Bodenentwicklungsprozesse wie Verwitterung, Zersetzung und Humifizierung werden beschleunigt. Ein Anstieg der Bodenatmung kann zu einer zus?tzlichen ⁠CO2⁠-Freisetzung aus den B?den und damit zu einer positiven Rückkopplung bei der Erderw?rmung führen.

In Abh?ngigkeit von den Bodeneigenschaften wird erwartet, dass Sickerwassermengen im Sommer durch h?here ⁠Verdunstung⁠ ab- und im Winter durch mehr Niederschlag zunehmen werden. Dies hat einerseits Folgen für die ⁠Grundwasserneubildung⁠. Zum anderen entscheidet die H?he der Sickerwassermenge über die Verlagerung von Stoffen wie beispielsweise Nitrat im Boden. Hohe Niederschl?ge im Winter, die vor allem bei landwirtschaftlicher Nutzung auf nur gering mit Vegetation bedeckte B?den treffen, k?nnen zu vermehrten Stoffaustr?gen führen. Trocknen vor allem tonhaltige B?den in den Sommermonaten st?rker aus, verh?rtet sich die Bodenoberfl?che, und Niederschlagswasser kann nur noch schwer einsickern. Vermehrter Oberfl?chenabfluss erh?ht dann das Erosionsrisiko.

Für das Pflanzenwachstum ist die Wasserverfügbarkeit im Boden eine hoch relevante Einflussgr??e. Wenn in den Frühjahrs- und Sommermonaten Perioden mit hohen Temperaturen und geringen Niederschl?gen mit einem erh?hten Wasserbedarf der Vegetation zusammenfallen, kann das pflanzenverfügbare Bodenwasser rasch ausgesch?pft sein, und es kann zu ⁠Trockenstress⁠ kommen. Für einj?hrige Pflanzen, die wie viele landwirtschaftliche Kulturpflanzen (vor allem Getreidearten) überwiegend in den Monaten April bis Juni ihre Blüten anlegen und dann besonders starkes Wachstum zeigen, sind Einschr?nkungen der Wasserversorgung in dieser Phase besonders kritisch. Aber auch die natürliche Vegetation z. B. in Feuchtgebieten kann durch unzureichende Bodenwasserverfügbarkeit gesch?digt werden. Besonders gef?hrdet sind sandige B?den, die nur in begrenztem Umfang Wasser aus den Winter- und Frühjahrsniederschl?gen speichern k?nnen. Sp?ter in der ⁠Vegetationsperiode⁠ ersch?pfen sich dann oftmals die Wasservorr?te. Trockene B?den sind auch im st?dtischen Bereich in ihren Funktionen eingeschr?nkt. Der sommerliche W?rmeinseleffekt in St?dten kann verst?rkt werden, wenn ausgetrocknete B?den keine kühlende Wirkung mehr entfalten k?nnen.

Der ⁠DWD⁠ modelliert die Bodenwassergehalte. Ausgehend von den meteorologischen Verh?ltnissen (Daten des bundesweiten Stationsmessnetzes) und des Entwicklungszustands der Pflanzen wird die aktuelle Verdunstung ausgew?hlter landwirtschaftlicher Kulturen berechnet und diese Wassermenge dem Boden rechnerisch entzogen.

Die ⁠Bodenfeuchte⁠ wird als Prozentanteil der nutzbaren Feldkapazit?t (⁠nFK⁠) angegeben und kennzeichnet so den Wasservorrat eines Bodens, der von den Pflanzen genutzt werden kann. In Abh?ngigkeit von den Bodeneigenschaften ist die nutzbare Feldkapazit?t unterschiedlich hoch. Durch Angabe der Bodenfeuchte in % nFK k?nnen verschiedene B?den miteinander verglichen werden. Sinkt die Wassers?ttigung aufgrund geringer Niederschl?ge unter einen Wert von 50 % nFK, muss bei vielen Pflanzenarten bereits mit Wasserstress gerechnet werden. Werte über 100 % nFK bedeuten, dass die B?den mit Wasser ges?ttigt sind und Versickerung in tiefere Schichten erfolgt.

Bundesweite Mittelwertbetrachtungen sind zwar mit Vorsicht zu interpretieren, denn Bodeneigenschaften und Niederschlagsverh?ltnisse sind regional und lokal sehr unterschiedlich. Dennoch erlauben sie Rückschlüsse auf l?ngerfristige Entwicklungstrends. Betrachtet man beispielsweise für leichte B?den mit hohen Sandanteilen, die mit Wintergetreide kultviert werden, den Bodenwasservorrat in den Monaten Mai und Juli, so wird deutlich, dass es w?hrend der letzten rund 40 Jahre im bundesdeutschen Mittel einen rückl?ufigen ⁠Trend⁠ gab. Für das Wintergetreide liegt der Mai mitten in der Aufwuchsphase, in der der Wasserbedarf besonders hoch und damit eine ausreichende Wasserversorgung für die Pflanzenentwicklung entscheidend ist. Im Juli dagegen ist eine schlechtere Wasserversorgung weniger gravierend, denn dann vollzieht sich der Abreifungsprozess des Getreides. Zu hohe Wassergehalte k?nnen in dieser Phase die Ertr?ge sogar nachteilig beeinflussen, z. B. weil die Befahrbarkeit bei der Ernte durch zu hohe Wassergehalte eingeschr?nkt sein kann.

Trends zu niedrigeren Bodenwasservorr?ten zeigen teilweise auch die Beobachtungen auf den schweren, d. h. ton- und lehmhaltigen B?den. Analysiert man für diese B?den beispielhaft die Bedingungen für die Zuckerrübe (stellvertretend für die Hackfrüchte), so ergeben sich auch hier für den Juli, als mittleren Zeitpunkt der ertragsbestimmenden Aufwuchsphase, rückl?ufige Werte. Auch für den September zeigt sich ein Trend zu niedrigeren Werten. Dies kann sich nachteilig auswirken, weil die Zuckerrübe auf ausreichende Wasserversorgung angewiesen ist, um auch noch kurz vor der Ernte ⁠Biomasse⁠ zuzulegen.

Auch wenn die Bodenwasserversorgung prim?r durch die Niederschlagsverh?ltnisse bestimmt ist, haben Landwirtinnen und Landwirte grunds?tzlich die M?glichkeit, auf niedrigere Wassergehalte der B?den w?hrend kritischer Phasen der Pflanzenentwicklung zu reagieren. Hierzu geh?ren der Anbau weniger wasserbedürftiger Kulturen und Sorten, eine angepasste Bodenbearbeitung wie beispielsweise die pfluglose Bewirtschaftung oder die Bew?sserung.

 

Schnittstellen

BO-I-2: Regenerosivit?t

LW-I-2: Ertragsschwankungen

LW-I-1: Verschiebung agrarph?nologischer Phasen

LW-R-6: Landwirtschaftliche Beregnung

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Ziele

Schutz der Bodenfunktionen (⁠DAS⁠, Kap. 3.2.4)