Wenn es in Bayern 5 °C wärmer wird – Mitigation und ... · Wenn es in Bayern 5 °C wärmer wird – Mitigation und Anpassung im Pflanzenbau Urs Schmidhalter Lehrstuhl für Pflanzenernährung

Wenn es in Bayern 5 °C wärmer wird –

Mitigation und Anpassung im Pflanzenbau

Urs Schmidhalter

Lehrstuhl für Pflanzenernährung

Technische Universität München

Hans Eisenmann‐Zentrum

8. Agrarwissenschaftliches Symposium

21. September 2017 1

https://www.tagesanzeiger.ch; Bild: Tom Janssen

Links: Ansichtskarte 1937: Der Rhonegletscherreicht noch bis ins Tal hinunter.

Eine Postkarte als Dokument des Klimawandels: Der Rhonegletscher im Wallis hat sich in den letzten 80 Jahren aus der Ebene zurückgezogen.

Rechts: Ansichtskarte 2017: Der Gletscher ist im Verschwinden begriffen.

Let´s make the glaciers great again

Während Jahrhunderten haben die Bewohner von Fiesch (Schweiz) Jahr für Jahr für die Gletscherschmelze gebetet.Mit durchschlagendem Erfolg: Der Aletschgletscher hat sich stark zurückgezogen. Wassermassen aus dem Märjelensee, einem typischen Gletscherrandsee, hatten einst wiederholt Zerstörung über die Walliser Gemeinde gebracht. 1678 legten die Katholiken von Fiesch deshalb ein vom damaligen Papst Innozenz XI. genehmigtes Gelübde ab, den Naturgewalten ein Ende zu setzen. Seither wurde jeweils am 31. Juli jeden Jahres eine Prozession mit Gebeten gegen das Wachstum des Gletschers durchgeführt. Im Jahr 2010 baten die Fiescher erstmals, der Gletscher möge anwachsen ‐mit päpstlichem Segen.

Seit 2010: Walliser beten nun für das Gletscherwachstum

Quelle: schweizerbauer.ch – sda 4

Treibhausgasemissionen in Deutschland 2010 [CO2 Equivalente (Mio. t)]

5,036,70

1,26

0,04 0,35

86,61

CH4N2OHFCsPFCsSF6CO2

Veränderung der Lachgaskonzentration

Anteil Landwirtschaft an Treibhausgasemissionen 7.7 %

Anteil Landwirtschaft an Lachgasemissionen (N2O) 71,3 %Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM

Reduktion von Treibhausgasen durch Erhöhung der N‐EffizienzWeniger Stickstoff, heißt weniger Lachgas

• Mit weniger Stickstoff hohe Erträge und Qualitäten erreichen• Ziel: Reduktion des nationalen N-Überhangs von ca. 100 kg/ha LF um 20 kg/ha LF

Optimierung der mineralischen und organischen N-Düngung

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Ursächlich wirken ‐ Temperaturerhöhungen reduzieren

Mitigation im Pflanzenbau

Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM

Neue Stellschrauben

Stellschrauben der N-Effizienz

7Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM

Februar März April Mai Juni Juli August

Nmin-Vorrat zu Vegetationsbeginn

NO3-Verluste

N-Düngung

N-A

ufna

hme

N-Nachlieferung

NH3- und N2O-VerlusteSensoriken

AP1

AP4

AP2 / AP2

AP1AP2AP3AP4

Reduktion von THG-Emissionen und Ammoniak durch optimiertes N-Management

AP4

+ Algorithmen


Flüssige organische Wirtschaftsdünger

Reduktion von THG-Emissionen und Ammoniak durch optimiertes N-Management

AP1

NH3-Verluste Böden

AP3

Nährstoffgehalt

NH3-Verluste Gülle + Säure

AP4

NH3 + N2O Gülle einarbeiten

AP5

Gülle + Säure + N-Inhibitoren

Einsparung >20 kg/ha mineralischer N-DüngerLehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM

Bodennitratgehalt bestimmen lassen oder vor Ort selber untersuchen

Nmin – Untersuchung ist wichtig !


Standort Thalhausen,

langjährig organisch gedüngt

Standort Dürnast,

Langjährig mineralisch gedüngt

1= 50 N kg/ha2=150 N kg/ha3=250 N kg/ha

Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUMGnädinger und Schmidhalter (2016)

N-Düngung

N-Nachlieferung des Bodens - Einfluss langjähriger organischer bzw.mineralischer Düngung auf Maiserträge 2016

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Bessere Prognose der N-Aufnahme

Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUMSchmidhalter, 2014

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Sensoren erfassen die N-Aufnahme

Evolution des PhenoTracTUM


100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

220,00

240,00

260,00

280,00

100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 200,00 220,00 240,00 260,00

N-A

ufna

hme

in k

g/ha

zur

Silo

reife

Trockenmasse in dt/ha zur Siloreife

Sorten unterscheiden sich in der N-Effizienz

Mayer, Barmeier, Schmidhalter (2014)

Sensoren können die N‐Effizienz erfassen


Drohne PhenotracTUM‐Spektralsensor

Lukas Prey, Urs Schmidhalter (2017)

Sensoren erfassen Sortenunterschiede in der N-Aufnahme


Linien/Hybriden

ebee-Index Phenotrac-Index

Kor

n-N

-Auf

nahm

e (k

g ha

-1)

Mineraldünger Wirtschaftsdünger ?

?


Was ist der Unterschied?

Bringt jedem was – Nährstoffbestimmung flüssiger organischer Dünger

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35Nä

hrs

toff

ge

ha

lt

(kg

m-3

)

Fassnummer

P2O5

K2O

NH4+

Schmidhalter et al., 2014

Wie stark schwankt der Nährstoffgehalt in flüssigen organischen Wirtschaftsdüngern?

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b a a ? a a a a a aa a a ? a a a a a a0

100

200

300

400

500

600

700

800

Mais‐Trockenm

asse

Herkunft Boden

Gärrestdüngung

Mineraldüngung

Baumann, v.Tucher, Schmidhalter (2014)

Organische Dünger (Gülle ammoniumbasiert) wirken gleich gut wie Mineraldünger


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

Kontrolle (ohneGülle)

Gülle bandförmig= wie

Schleppschlauch

Gülle mit Piadinbandförmig = wieSchleppschlauch

Gülle injiziert Gülle mit Piadininjiziert

kg N

2O-N

/ ha

Schmidhalter et al., 2014

Nitrifikationsinhibitoren reduzieren Lachgasverluste

um 40-60 %

Lachgasverluste können wesentlich reduziert werden


Der Landwirt optimiert selber – die N-Revolution findet auf dem Acker statt

Green WindowsTUM

Sensorik plus Algorithmen

Spitzenforschung auf dem Acker


21

Anpassung im Pflanzenbau


Mona Maze (2012) Modeling of growth and yield of some wheat cultivars under water shortage and expected climate change

Prognose der Weizenerträge 2020 – 2100 in Regensburg

22


23

Lehrstuhl fürPflanzenernährung

Winterhalter und Schmidhalter(2010)

Camp und Schmidhalter (1996)

Ertrag und Wasserbedarf von Mais


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Tassilo - Tommi

Tria - Emily

Cyntia - Klarina

Feldversuch Versuchsstation Dürnast (TUM) (2010)

Kinder der grünen Revolution


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plant available soil water capacity (mm/ 90 cm soil depth)

Geesing & Schmidhalter (2001)

Einfluss des Wasserangebots auf den Ertrag von Winterweizen


Bodenart: sL - lSnFK: 120 mmschlechterer Boden

uL - tLnFK : 160 mmbesserer Boden

120 kg N ha-1

180 kg N ha-1

N-DüngungE

rtrag

(dt

ha-1

)

20

30

40

50

60

70

80

trocken normal bewässert trocken normal bewässert

(Geesing, Diacono, Schmidhalter (2014)

Einfluss von pflanzenverfügbarem Wasser (nFK), Bewässerung und N-Düngung auf den Ertrag von Winterweizen

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Jasper, Heil, Yildirim, Schmidhalter (2016)

Die nutzbare Feldkapazität puffert den Klimawandel ab

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Elisabeth Becker, Urs Schmidhalter (2014)

Trockenstress ‐ Topfergebnisse lassen sich nicht auf das Freiland übertragen

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

K TS K TS K TS

L M S

Yie

ldp

er

Pla

nt

[g]

Emperor IPZ Marnie


29

Hochdurchsatz‐Phänotypisierung der Trockenstresstoleranz


Phenotrac-Sensor (Chair of Plant Nutrition, TUM)

Rain-out shelter (Chair of Plant Nutrition, TUM)

Drought StressGrowth Stage 61Sensors : Active + passive

R² = 0.87

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 50 100 150 200

Pre

dic

ted

Gra

inY

ield

dt/

ha

Reference Grain Yield dt/ha

Cal

Val

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Control Heat Stress Drought Stress

Gra

inY

ield

dt/

ha

2015Hybrids

Lines

Elisabeth Becker, Urs Schmidhalter (2017)

Spektrale Vorhersage der Trockenstresstoleranz von Weizen

30


10.05.2016

Location Latitude Longitude Soil texture Rainfall, mm* Temperature, ◦C*Dürnast 48,24 11,44 sL 350 13,5Moldova 45-49 26-30 Chernozem 200 18,5

*During the growing season

Characteristics of the two locations where the experiments will be conducted in Germany and Moldova.

Wenn es in Bayern 5 °C wärmer wird

Phenotyping complex traits of drought and heat tolerance for future climate‐resilient German wheat in Moldova

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Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM Yuncai Hu, Urs Schmidhalter (2016)

Acor

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BT 1

9/07

Capr

iana

Capr

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mut

293

Kuia

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bred Hyfi

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0

2

4

6

8

10

2015/2016 GermanEast European

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F-m

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Man

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0

2

4

6

8

10

2016/2017German

East European

Karolin Kunz, Yuncai Hu, Urs Schmidhalter (2017)

Weizenerträge ‐ wenn es 5 °C wärmer wird


Lines/HybridsLines/Hybrids

Ertragsschwankungen von Winterweizen in Niederbayern und Oberfranken

Poster Sibel Yildirim - Weizen- und Maiserträge unter erhöhten Temperaturen in Bayern 33


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Documents

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