Petra Seidel

Agrarrelevante Extremwetterlagen und Möglichkeiten von Risikomanagementsystemen: Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)

Das Verbundforschungsvorhaben untersuchte regional differenzierte Anderungen agrarrelevanter Extremwetterlagen in Deutschland und deren Auswirkungen auf die Landwirtschaft einschlieslich Sonderkulturen und Forstwirtschaft. Auswertungen der Stationsdaten von 1961 bis 2013 des Deutschen Wetterdienstes sowie Daten aus 21 Klimamodelllaufen bis zum Jahr 2100 zeigten unter anderem einen Anstieg extremer Hitzetage, die auch in Zukunft haufiger werden sollen. Ferner wurde in den letzten 20 Jahren eine Zunahme der Tage ohne Niederschlag im Marz und April sowie eine Zunahme extrem trockener Tage im Sommer beobachtet, wobei letztere zukunftig weiter zunehmen sollen. Zunehmende Hitze und Trockenheit beeintrachtigen vor allem die Ertragsbildung bei einigen Ackerkulturen, wie z.B. beim Weizen. Im Wald ist die Verjungungsfahigkeit vor allem unter Fichte und Kiefer gefahrdet. Bei einigen Extremwetterlagen, die insbesondere im Acker- und Sonderkulturanbau hohe Schaden verursachen, wie z. B. Hagel, Starkniederschlage und Spatfroste, besteht wegen fehlender Beobachtungsdaten bzw. nicht eindeutiger Wechselwirkungen weiterer Forschungsbedarf. Nach den Ergebnissen besteht angesichts vielfaltiger Anpassungsoptionen in der Land- und Forstwirtschaft keine unmittelbare Notwendigkeit, Risikomanagementsysteme staatlich verstarkt zu unterstutzen.

Extremwetterlagen und Auswirkungen auf Schaderreger – extreme Wissenslücken

ZusammenfassungDer Klimawandel wird voraussichtlich zu einer Zunahme der Häufigkeit, Intensität, räumlichen Verteilung, Dauer und Timing von Extremwetterereignissen sowie dem Auftreten neuartiger Extrema führen. Die Landwirtschaft ist nicht immun. Studien der ständig wachsenden Literatur über den Klimawandel lassen erkennen, dass es vergleichsweise wenig Arbeiten zum Einfluss von Extremwetter auf die Landwirtschaft gibt. Es ist nicht möglich, belastbare Vorhersagen zu den zukünftigen Auswirkungen von Extremwetterereignissen zu machen. Schaderreger (Unkräuter, Schadinsekten und Pflanzenkrankheiten) stellen einen limitierenden Faktor der Pflanzenproduktion dar. Daher wurde in der vorliegenden Arbeit in der seit 1945 erschienenen wissenschaftlichen Literatur recherchiert, was über den Einfluss von Wetterextrema auf das Auftreten der Schaderreger an Weizen, Gerste, Mais, Zuckerrüben, Kartoffeln, Raps, Ackerfutterpflanzen und Grünland sowie durch sie verursachte Ertragsverluste bekannt ist. Nur 63 relevante Arbeiten konnten gefunden werden. Am meisten untersucht sind Schadinsekten und Schadpilze an Weizen und Mais. Untersucht wurde hauptsächlich der Einfluss von Dürre, Trockenheit, Hitze und Starkregen. Es gibt enorme Wissenslücken. Auf dieser Grundlage ist es gegenwärtig nicht möglich, den Einfluss von Extremwetterereignissen auf das Schaderregerauftreten und mögliche Ertragsverluste abzuschätzen und zu bewerten. Forschungen hierzu sind dringend notwendig.AbstractClimate Change is likely to increase the frequency, intensity, spatial extent, duration and timing of weather and climate extremes and can result in unprecedented extremes. Managed systems like agriculture are not immune to them. Studying the rapidly growing body of climate change literature it has been noted that there are only a few papers concerning the influences of extreme weather on agriculture. Projections of future impacts of extreme weather cannot always be made with a high level of confidence. Pests (weeds, insect pests and plant pathogens) represent a major constraint to crop production. The present paper analyses scientific literature published since 1945 concerning the knowledge about the influences of extreme weather on incidence of pests in wheat, barley, maize, beet, potato, rape, forage crops and grassland. Only 63 papers were found. Insect pests and plant pathogenic fungi of maize and wheat are most investigated. The most papers describe the influences of drought, dryness heat and heavy down pours. There are enormously knowledge gaps. On the basis of this it is not possible to assess the influences of weather extremes in a changing climate on pests and yield loss current. More research in this field is needed urgently.

Wissen und Information sind Voraussetzung für eine erfolgreiche Anpassung an den Klimawandel: KLIMAPS-JKI

Recent studies on endophytic Kosakonia radicincitans DSM 16656T demonstrated a wide plant growth-promoting activity. The application of this Gram-negative bacterium as a biofertilizer is limited due to the lack of adequate formulation that protects the cells during drying and storage and supports plant colonization. Here we set out to elucidate the compatible solutes accumulation influence of K. radicincitans triggered by osmotic stress on its capacity as an endophyte in radish plants. We found that physiological modifications by osmotic stress treatments and accumulation of compatible solutes during cultivation, improve the capability of K. radicincitans formulated in dry beads to colonize and to promote radish growth. Thus, pre-conditioning of cells with NaCl 4% and by adding compatible solutes such as hydroxyectoine during cultivation induced a positive effect on relative gene expression response, enhancing significantly the ability to colonize plant tissue up to 10 fold. Additionally, when this osmolyte was added, either dry matter of tuber or leaves increased by 3 % and 13.59 %, respectively in comparison to beads without the bacterium. These first results indicate that a systematic approach to cultivation and formulation may increase the endophytic capacity of this bacterium.

Extremwetterereignisse und Pflanzenschutz in Weizen, Gerste, Mais, Raps, Zuckerrüben, Kartoffeln und Grünland

Recent studies on endophytic Kosakonia radicincitans DSM 16656T demonstrated a wide plant growth-promoting activity. The application of this Gram-negative bacterium as a biofertilizer is limited due to the lack of adequate formulation that protects the cells during drying and storage and supports plant colonization. Here we set out to elucidate the compatible solutes accumulation influence of K. radicincitans triggered by osmotic stress on its capacity as an endophyte in radish plants. We found that physiological modifications by osmotic stress treatments and accumulation of compatible solutes during cultivation, improve the capability of K. radicincitans formulated in dry beads to colonize and to promote radish growth. Thus, pre-conditioning of cells with NaCl 4% and by adding compatible solutes such as hydroxyectoine during cultivation induced a positive effect on relative gene expression response, enhancing significantly the ability to colonize plant tissue up to 10 fold. Additionally, when this osmolyte was added, either dry matter of tuber or leaves increased by 3 % and 13.59 %, respectively in comparison to beads without the bacterium. These first results indicate that a systematic approach to cultivation and formulation may increase the endophytic capacity of this bacterium.

Extremwetterereignisse und Pflanzenschutz in Apfel, Spargel, Weinund Hopfen

Recent studies on endophytic Kosakonia radicincitans DSM 16656T demonstrated a wide plant growth-promoting activity. The application of this Gram-negative bacterium as a biofertilizer is limited due to the lack of adequate formulation that protects the cells during drying and storage and supports plant colonization. Here we set out to elucidate the compatible solutes accumulation influence of K. radicincitans triggered by osmotic stress on its capacity as an endophyte in radish plants. We found that physiological modifications by osmotic stress treatments and accumulation of compatible solutes during cultivation, improve the capability of K. radicincitans formulated in dry beads to colonize and to promote radish growth. Thus, pre-conditioning of cells with NaCl 4% and by adding compatible solutes such as hydroxyectoine during cultivation induced a positive effect on relative gene expression response, enhancing significantly the ability to colonize plant tissue up to 10 fold. Additionally, when this osmolyte was added, either dry matter of tuber or leaves increased by 3 % and 13.59 %, respectively in comparison to beads without the bacterium. These first results indicate that a systematic approach to cultivation and formulation may increase the endophytic capacity of this bacterium.

Extremwetterlagen im Apfelanbau – Ergebnisse aus dem Verbundprojekt „Agrarrelevante Extremwetterlagen“

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

Einfluss von Extremwetterereignissen auf Schaderreger – die Forschungslücken werden sehr langsam geschlossen

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

Was finden wir in der Literatur zum Klimawandel über den Einfluss von Extremwetterereignissen auf Schaderreger an den Sonderkulturen Apfel, Spargel, Wein und Hopfen?

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

KLIMAPS-JKI: Wo Klimawandel und Landwirtschaft im Internet aufeinander treffen

Die Zusammensetzung der Ackerunkrautflora entspricht einer Anpassung an die standortspezifischen Umweltbedingungen, dem Produktionsverfahren hinsichtlich insbesondere der Fruchtfolge und Bodenbearbeitungstechnik, sowie dem jeweiligen Herbizidmanagement. Da die Art und Intensität der Unkrautflora einen erheblichen Einfluss auf die Ertragsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit im Ackerbau ausübt, sollte die Produktionstechnik eine nachhaltige Zunahme des Unkrautbesatzes vermeiden. Dies gilt insbesondere für die Art und Intensität der chemischen Unkrautregulierung. In einem Langzeitversuch bei Zurnhausen (11.769° öL., 48.426° nB., WGS84), Landkreis Freising wird seit 2006 der Einfluss einer unterschiedlichen Pflanzenschutzmittelintensität in einer Fruchtfolge mit Winterweizen, Wintergerste und Silomais untersucht. Die vollständige, stationäre Fruchtfolge wird zudem unter dem Regime einer tief-wendenden und nicht-wendenden Bodenbearbeitung durchgeführt. Der Exaktversuch wird auf Großparzellen mit je 60 m2 in vierfacher Wiederholung nach den Vorgaben der einschlägigen EPPO-Richtlinien durchgeführt. Die Herbizidbehandlung erfolgt in den Intensitätsstufen 100 %, 75 % und 50 % Aufwandmenge einer ortsüblichen Herbizidauswahl bzw. -kombination. Die Entwicklung der Unkrautflora wird durch Auszählungen vor dem jeweiligen Herbizideinsatz erfaßt. Der Einfluss der Herbizidbehandlungsintensität auf das Unkrautspektrum und die Unkrautbesatzdichte wird in Abhängigkeit von der Art der Grundbodenbearbeitung detailiert dargestellt und hinsichtlich den Anpassungspotenzial der Herbizidaufwandmenge diskutiert. Hierzu werden auch die erhobenen Ertragsdaten und die Produktionswirtschaftlichkeit herangezogen.

Interaktionen zwischen klimawandelbedingten Extremwetterereignissen und Schaderregern – ein nahezu unbekanntes Forschungsgebiet?

Die Zusammensetzung der Ackerunkrautflora entspricht einer Anpassung an die standortspezifischen Umweltbedingungen, dem Produktionsverfahren hinsichtlich insbesondere der Fruchtfolge und Bodenbearbeitungstechnik, sowie dem jeweiligen Herbizidmanagement. Da die Art und Intensität der Unkrautflora einen erheblichen Einfluss auf die Ertragsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit im Ackerbau ausübt, sollte die Produktionstechnik eine nachhaltige Zunahme des Unkrautbesatzes vermeiden. Dies gilt insbesondere für die Art und Intensität der chemischen Unkrautregulierung. In einem Langzeitversuch bei Zurnhausen (11.769° öL., 48.426° nB., WGS84), Landkreis Freising wird seit 2006 der Einfluss einer unterschiedlichen Pflanzenschutzmittelintensität in einer Fruchtfolge mit Winterweizen, Wintergerste und Silomais untersucht. Die vollständige, stationäre Fruchtfolge wird zudem unter dem Regime einer tief-wendenden und nicht-wendenden Bodenbearbeitung durchgeführt. Der Exaktversuch wird auf Großparzellen mit je 60 m2 in vierfacher Wiederholung nach den Vorgaben der einschlägigen EPPO-Richtlinien durchgeführt. Die Herbizidbehandlung erfolgt in den Intensitätsstufen 100 %, 75 % und 50 % Aufwandmenge einer ortsüblichen Herbizidauswahl bzw. -kombination. Die Entwicklung der Unkrautflora wird durch Auszählungen vor dem jeweiligen Herbizideinsatz erfaßt. Der Einfluss der Herbizidbehandlungsintensität auf das Unkrautspektrum und die Unkrautbesatzdichte wird in Abhängigkeit von der Art der Grundbodenbearbeitung detailiert dargestellt und hinsichtlich den Anpassungspotenzial der Herbizidaufwandmenge diskutiert. Hierzu werden auch die erhobenen Ertragsdaten und die Produktionswirtschaftlichkeit herangezogen.