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
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
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
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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 !
10Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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
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
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
Drohne PhenotracTUM‐Spektralsensor
Lukas Prey, Urs Schmidhalter (2017)
Sensoren erfassen Sortenunterschiede in der N-Aufnahme
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
Linien/Hybriden
ebee-Index Phenotrac-Index
Kor
n-N
-Auf
nahm
e (k
g ha
-1)
Mineraldünger Wirtschaftsdünger ?
?
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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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Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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
19Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
Der Landwirt optimiert selber – die N-Revolution findet auf dem Acker statt
Green WindowsTUM
Sensorik plus Algorithmen
Spitzenforschung auf dem Acker
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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
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Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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Lehrstuhl fürPflanzenernährung
Winterhalter und Schmidhalter(2010)
Camp und Schmidhalter (1996)
Ertrag und Wasserbedarf von Mais
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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Lehrstuhl fürPflanzenernährung
Tassilo - Tommi
Tria - Emily
Cyntia - Klarina
Feldversuch Versuchsstation Dürnast (TUM) (2010)
Kinder der grünen Revolution
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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Lehrstuhl fürPflanzenernährung
plant available soil water capacity (mm/ 90 cm soil depth)
Geesing & Schmidhalter (2001)
Einfluss des Wasserangebots auf den Ertrag von Winterweizen
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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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Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
Jasper, Heil, Yildirim, Schmidhalter (2016)
Die nutzbare Feldkapazität puffert den Klimawandel ab
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Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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Hochdurchsatz‐Phänotypisierung der Trockenstresstoleranz
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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
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Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
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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2015/2016 GermanEast European
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10
2016/2017German
East European
Karolin Kunz, Yuncai Hu, Urs Schmidhalter (2017)
Weizenerträge ‐ wenn es 5 °C wärmer wird
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM
Lines/HybridsLines/Hybrids
Ertragsschwankungen von Winterweizen in Niederbayern und Oberfranken
Poster Sibel Yildirim - Weizen- und Maiserträge unter erhöhten Temperaturen in Bayern 33
Lehrstuhl für Pflanzenernährung, TUM