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Department für Wasser-Atmosphäre-Umwelt Institut für Meteorologie Peter-Jordan Str. 82 A-1190 Wien

Endbericht des Teilprojektes :

„Potentielle Auswirkungen

und Anpassungsmaßnahmen der Landwirtschaft

an den Klimawandel im Nordosten Österreichs

(Weinviertel-Marchfeld Region)“

Im Auftrag des Amtes der NÖ Landesregierung

O. Univ. Prof. Dr. Helga KROMP-KOLB (Institutsleiter) Mag. Dr. Herbert FORMAYER (wissenschaftliche Gesamtprojektleitung)

A.o. Prof. Dipl.Ing. Dr. Josef EITZINGER (wissenschaftliche Teilprojektleitung)

Projektmitarbeiter: Mag. Sabina THALER

Dipl. Ing. Gerhard KUBU Dipl. Ing. Dr. Pablo RISCHBECK

Kontakt : [email protected]; Tel.: 01/47654-5622 Dezember 2007

mailto:[email protected]

Niederösterreichisches Klimaprojekt – Landwirtschaft Seite 2

Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis....................................................................................................................... 2 Ziele des Projektes ..................................................................................................................... 3 Kapitel A .................................................................................................................................... 4 Region Marchfeld : Analyse der Auswirkungen des Klimawandels auf Getreide .................... 4

1. Einleitung ........................................................................................................................... 4 2. Methodik ............................................................................................................................ 5

2.1 Die dynamische Simulation des Pflanzenwachstums (Region Marchfeld) ................. 5 2.2.Modellkalibrierung und –validierung........................................................................... 7 2.3 Analyse der Klimaszenarien......................................................................................... 9

3. Ergebnisse (Region Marchfeld) ....................................................................................... 10 3.1. Temperatursummen und Vegetationsperioden.......................................................... 10 3.2. Die Veränderung der Phänologie .............................................................................. 12 3.3. Der Wasserhaushalt................................................................................................... 13 3.4. Die Veränderung des Ertragspotentials..................................................................... 16 3.5. Potentielle Anpassungsmöglichkeiten im Marchfeld................................................ 20

4. Literaturverzeichnis.............................................................................................................. 23 Kapitel B .................................................................................................................................. 25 Region Weinviertel : Analyse des Auswirkungen des Klimawandels auf agrarklimatologische Bedingungen............................................................................................................................. 25

1. Einleitung ......................................................................................................................... 25 2. Methodik .......................................................................................................................... 28

2.1 Klimaszenarien........................................................................................................... 29 2.2 Abschätzung des Produktionspotentials mittels agrarmeteorlogischer Indikatoren .. 31

3. Literatur............................................................................................................................ 38 Kapitel C -Zusammenschau ..................................................................................................... 40

A - Detaillierte Abschätzung von Auswirkungen des Klimawandels und Anpassungsstrategien für das Weinviertel ........................................................................... 40 B - Generelle Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft und mögliche Anpassungsmassnahmen in ganz Niederösterreich.............................................................. 42


Ziele des Projektes In diesem Projekt wurden bereits vorliegende Ergebnisse aus bisherigen Forschungsprojekten (EU-Projekt ACCELERATES und CECILIA, verschiedene Projekte der BOKU) in Bezug zu dieser Region zusammenfassend analysiert und durch zusätzliche Untersuchungen bestimmter landwirtschaftlicher Kulturen und Regionen ergänzt. Durch die in Klimaszenarien angezeigte Temperaturerhöhung in den nächsten Jahrzehnten wird die Verdunstung und damit der Wasserbedarf landwirtschaftlicher Kulturen allgemein zunehmen. Höhere Temperaturen beeinflussen auch die Phänologie bzw. haben mehr Hitz-stress und Trockenstress zu Folge. Dies hat Folgen für den Wasserhaushalt und die Erträge der Kulturen der relativ trockenen Region Weinviertel-Marchfeld. Potentielle Anpassungsmaßnahmen in der Landwirtschaft wurden ebenfalls ausgelotet bzw. deren Auswirkungen auf die Reduktion des Ertrags- und Produktionsrisikos. Die Erträge der landwirtschaftlichen Kulturen unter den Klimaszenarien werden mithilfe von Wachstumsmodellen abgeschätzt (z.T. Ergebnisse aus anderen Projekten), ebenfalls die aktu-elle Verdunstung der Pflanzenbestände bzw. der Bodenwassergehalte. Bei der Berechnung des Wasserbedarfes werden kulturartenspezifische Besonderheiten, wie Phänologie, Durch-wurzelungstiefe und Bodenwasserspeichervermögen berücksichtigt. Die Ergebnisse aus dem Projekt liefern konkrete Angaben über :

- die Verschiebung agrarökologischer Potentiale in der Region Weinviertel-Marchfeld. - Auswirkungen auf den Wasserhaushalt, das Ertragspotential und Ertragsrisiko von

wichtigen angebauten Kulturen (Winterweizen und Sommergerste). - Potentielle Anpassungsmaßnahmen in der landw. Produktion, empfohlene Änderungen

in den angebauten Kulturen, der Bewirtschaftung, der Landnutzung.


Kapitel A Region Marchfeld : Analyse der Auswirkungen des Klimawandels auf Getreide

1. Einleitung Das Marchfeld ist eine etwa 900 km² große Schotterebene im südlichen Weinviertel und ge-hört geologisch zum Wiener Becken. Es liegt am nord-westlichen Rand der pannonischen, kleinen ungarischen Tiefebene und kann im Süden von der Donau, im Osten von der March, im Norden vom Hügelland des Weinviertels und im Westen vom Bisamberg abgrenzt werden. Das Klima in dieser Region ist semi-arid und kann als ein Übergangsklima zwischen dem westeuropäischen, maritimen und dem osteuropäischen, kontinentalen Klima angesehen wer-den. Die Winter sind kalt und oft schneearm mit häufig scharfen Frösten, die Sommer heiß und phasenweise trocken. Die mittleren Windgeschwindigkeiten weisen auch einen Jahres-gang auf. Im Sommer und Frühherbst treten besonders häufig stabile Hochdruckwetterlagen auf und die Windgeschwindigkeiten sind eher gering. Im Winter und vor allem im Frühjahr kommt es vermehrt zum Durchzug von Tiefdruckgebieten durch Mitteleuropa, die meist einen lebhafteren Wind mit sich bringen (Müller 1993). Das Marchfeld weist mit Teilen des Burgenlands die großflächigste Agrarstruktur Österreichs auf. Die durchschnittliche Betriebsgröße im Marchfeld lag 1999 bei 49 ha, bundesweit ist sie bei 19 ha (Stand 2005) (Statistik Austria 2007). Die früher in den Marchfeldgemeinden weit verbreitete Viehwirtschaft ist seit etwa den 1980er Jahren aufgegeben worden. Die Betriebe haben sich mit unterschiedlichen Strategien auf den Marktfruchtbau spezialisiert, da in dieser ebenen Region eine Mechanisierung und Intensivierung der Produktion relativ leicht möglich war. Die arbeitsintensive und unflexible Viehwirtschaft erschien den LandwirtInnen im Ver-gleich zum Marktfruchtbau weniger attraktiv. Das Marchfeld wird häufig als „Kornkammer Österreichs“ bezeichnet und als landwirtschaft-liches Produktionsgebiet mit äußerst günstigen natürlichen Bedingungen angesehen. Dieser Meinung stimmt Rötzer (2004) nur zum Teil zu und sieht folgende Einschränkungen: - Die Niederschlagssummen im Marchfeld sind relativ gering. So fallen z.B. in Groß-

Enzersdorf in der Vegetationsperiode des Sommergetreides von April bis Juli im Durch-schnitt 236 mm, das sind 42% des mittleren Jahresniederschlags. Vielerorts wird die Tro-ckenheit durch die Bodenverhältnisse noch verstärkt. Höchsterträge sind daher nur auf bewässerten Flächen möglich. Die Bewässerung ist aber nur bei intensiveren Kulturen wie Feldgemüse, Erdbeeren usw. rentabel.

- Innerhalb des Marchfelds sind die Standortverhältnisse sehr heterogen. Das Spektrum

reicht von Kulturrohböden auf Sand oder Schotter bis zu Tschernosemen aus Löss oder Feuchtschwarzerden.

- Auch die besten Böden reichen nicht an die Verhältnisse im Raum Hollabrunn im westli-

chen Weinviertel heran. Gute Böden im Marchfeld werden von der Finanzbodenschätzung mit einer Bodenklimazahl um 60 eingestuft, während die besten Ackerböden Österreichs (Guntersdorf bei Hollabrunn, Machland in Oberösterreich) mit 100 bewertet werden.


2. Methodik

2.1 Die dynamische Simulation des Pflanzenwachstums (Region Marchfeld) Seit den 1970er Jahren werden rechengestützte Simulationsmodelle für das Pflanzenwachs-tum für verschiedene Anwendungen entwickelt. Feldexperimente zu bestimmten Fragestel-lungen können damit zwar nicht ersetzt aber häufig reduziert werden, da verschiedenste Sze-narien simuliert werden können. Die Durchführung von agrarwissenschaftlichen Feldexperi-menten ist in der Regel sehr zeit- und kostenintensiv. Von relativ einfachen empirischen Mo-dellen haben sich diese zu erklärenden Modellen weiter entwickelt. Die Modelle sind heute interdisziplinär und versuchen ein möglichst umfassendes Wissen über pflanzenphysiologi-sche und physikalisch-ökologische Vorgänge zu integrieren (Rischbeck 2007). Aus den zahlreich verfügbaren Modellen wurde für dieses Projekt das dynamische Pflanzen-wachstumsmodell CERES/DSSAT ausgewählt. Dieses Modell ist in der Lage Berechnungen in einer großen zeitlichen Skala von Jahren bis Jahrhunderten durchzuführen und ist somit für langfristige Klimawandelstudien sehr gut geeignet. Nach Jones (1993) ermöglicht DSSAT dem Benutzer

• Daten zur Genetik von Nutzpflanzen, Bodenbeschaffenheit sowie Wetter einzugeben und zu speichern,

• Daten abzurufen, zu analysieren und darzustellen, • Pflanzenwachstumsmodelle zu kalibrieren und zu evaluieren, • Managementalternativen an einem bestimmten Standort zu prüfen. •

Das Modell benötigt ein Minimum an Eingabedaten wie: • Lagebeschreibung: geographische Koordinaten, Seehöhe, Ausrichtung, Neigung, Jah-

resmitteltemperatur, Jahresamplitude der Temperatur, etc. • Meteorologische Daten auf Tagesbasis: Globalstrahlung, Temperaturmaximum und -

minimum, Niederschlag • Bodenprofile: physikalische und chemische Zusammensetzung des Bodens • Management: Datum der Saat, Bewässerung, Düngung, Pflanzendichte und Reihenab-

stand etc. • genetische Parameter (Sorte): Ertragspotential, Reifegruppe etc.

Als Ausgabedaten erhält man eine Reihe von Informationen wie z. B. Blüte- und Reifezeit-punkt, Ertrag, aktuelle Evaporation, Transpiration sowie Evapotranspiration, Oberflächenab-fluss, Drainage, Wassernutzungseffizienz der Pflanze und des Bestands, Transpirationskoeffi-zient, Trockenstressfaktor des Wachstums und Photosynthese, potentielle Evapotranspiration etc. Bodendaten: Als Untersuchungsgebiet für die dynamische Ertragssimulation wurde die semi-aride Region Marchfeld ausgewählt. Da die österreichische Bodenkartierung (Bundesanstalt für Bodenwirt-schaft, 1993) in Marchfeld 255 verschiedene Bodenformen unterscheidet, war eine Klassifi-zierung notwendig. 5 Bodengruppen wurden mit Hilfe der nutzbaren Feldkapazität des effek-tiven Wurzelraums (Tiefe bis zu 1 m, Ausnahme Boden 5 Tiefe bis zu 1,5 m) gebildet, wobei die Klassengrenzen nach AG Boden (1996) festgelegt wurden (Tab 1). Die nutzbaren Feldka-pazität des effektiven Wurzelraums ist am semi-ariden, grundwasserfernen Standort March-feld für die Pflanzenentwicklung wesentlich: er determiniert größtenteils die Wasserverfüg-


barkeit für die Nutzpflanzen, und damit auch die Aufnahme der gelösten Nährstoffe (Risch-beck 2007). Tabelle 1: Klassengrenzen entsprechend der nutzbaren Feldkapazität des effektiven Wurzel-raums (AG Boden 1996)

Klassen sehr gering gering mittel hoch sehr hoch

nutzbare Feldkapazität (mm) < 60 60-140 140-220 220-300 > 300 Die fünf für die Simulation gebildeten Klassen (Profile in Abbildung 1) fallen überwiegend mit den wesentlichen, landwirtschaftlich genutzten Bodenarten im Marchfeld zusammen.

Abbildung 1: Repräsentative Bodenprofile für die 5 Bodenklassen (Bundesanstalt für Boden-wirtschaft 1993) (von links nach rechts: Klasse 1 bis 5) Die landwirtschaftliche Nutzfläche in Marchfeld beträgt ungefähr 760 km² und wurde folgen-dermaßen klassifiziert (Abb 2): Klasse 1: Fläche: 14 km² (1,9 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche im Marchfeld); sehr geringe nutzbare Feldkapazität; Bodenmächtigkeit: 30 cm; Bodenart: lehmiger Sand; Boden-typen: Paratschernoseme aus Flugsand über Schotter, die landwirtschaftliche Nutzung ist un-bedeutend Klasse 2: Fläche: 112 km² (14,7 %); geringe nutzbare Feldkapazität; Bodenmächtigkeit: 50- 60 cm; Bodenart: sandiger Lehm; Bodentypen: Paratschernoseme und Tschernoseme über Schotter und Sand; geringwertige Ackerflächen Klasse 3: Fläche: 466 km² (61,4%); mittlere nutzbare Feldkapazität; Bodenmächtigkeit: 80-120 cm; Bodenart: sandiger Lehm; Bodentypen: graue Auböden, Tschernoseme und Feucht-schwarzerden, mittel- bis hochwertige Ackerböden Klasse 4: Fläche: 166 km² (21,9 %); hohe nutzbare Feldkapazität; Bodenmächtigkeit: 80-120 cm; Bodenart: lehmiger Schluff; Bodentypen: graue Auböden, Tschernoseme und Lössrohbö-den, mittel bis hochwertige Ackerböden Klasse 5: Fläche: 1,3 km² (0,2 %); sehr hohe nutzbare Feldkapazität; Bodenmächtigkeit: 150 cm; Bodenart: lehmiger Sand (ab 70 cm sandiger Lehm); Bodentypen: Tschernosemkolluvi-um; mittel- bis hochwertiger Ackerboden (sehr hohe nutzbare Feldkapazität aufgrund der gro-ßen Bodenmächtigkeit, die nur bei voll entwickeltem Wurzelsystem genutzt werden kann)


Nutzbare Feldkapazitätsehr gering (< 60 mm)

gering (60 - 139 mm)

mittel (140 - 219 mm)

hoch (220 - 299 mm)

sehr hoch (> 300 mm)

0 5,000 10,0002,500 Meters

Quelle: Murer et al., 2004

Abbildung 2: Die nutzbare Feldkapazität der landwirtschaftlichen Böden im Marchfeld (nach Murer et al. 2004) Klimadaten: Als Referenzstation zur Kalibrierung wurde die Wetterstation Fuchsenbigl verwendet (Seehö-he: 149 m; Koordinaten: N 48° 12’; E 16° 45’). Die täglichen Wetterdaten wurde von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) für den Zeitraum 1988 bis 2006 zur Verfügung gestellt: Temperaturmaximum und -minimum (in °C), Globalstrahlung (MJm–2 d–1) sowie Niederschlag (mm) wurden hierbei verwendet. Für die Simulationen wurde ein entsprechendes GCM Klimaszenario gekoppelt mit statisti-schen Downscalingverfahren verwendet, um Temperatur- und Niederschlagsverhältnisse auf Tagesbasis für die Perioden 1971-2005 (Klimareferenzperiode), 2015-2035 (kurz 2025) und 2040-2060 (kurz 2050) im Marchfeld zu beschreiben. Die entsprechende Statistik wurde mit-tels Wettergenerator erzeugter Jahre (100) gewonnen und von Martin Dubrovsky vom Institut für atmosphärische Physik in Prag (CZ) durchgeführt (detaillierte Methode siehe Dubrovsky 2005).

2.2.Modellkalibrierung und –validierung Das Ertragsmodell wurde für regionalgängige Sorten von Winterweizen und Sommergerste für den Standort Fuchsenbigl im Marchfeld kalibriert. Daten zur Kulturführung (Saatzeitpunkt und -stärke, Vorfrucht, Düngung) sowie Ergebnisse der Versuche (Erträge, Bestandesdichte, Zeitpunkt des Ähren/Rispenschiebens) wurden hierbei verwendet, die vom BFL (von 1988 bis 2002) sowie AGES (von 1988 bis 2006) zur Verfügung gestellt wurden. Für die Simulation von Winterweichweizen wurde die Sorte Capo, als Sommergerstensorte Magda ausgewählt. Die Winterweizensorte Capo gehört zu einer mittleren bis frühen Reifegruppe und blüht in Fuchsenbigl um den 3. Juni und reift um den 8. Juli ab. Der Durchschnittsertrag in Fuchsen-bigl liegt bei rund 5800 kgTM ha-1 (1989-2005) (CECILIA 2007). Die Sommergerstensorte Magda dient als Futtergerste und ist für den Anbau im Trockenge-biet geeignet. Magda gehört einer mittleren Reifegruppe an, ihre Blüte tritt um den 10. Juni


auf und reift um den 5. Juli ab. Der Durchschnittsertrag in Fuchsenbigl liegt bei rund 5770 kgTM ha-1 (1989-1995, 1998, 2001-2002) (Rischbeck 2007). Die Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse der Kalibration des Blühzeitpunktes sowie des Ertrages für Winterweizen. Die Qualität der Kalibrierung ist befriedigend. Die meisten Simulationser-gebnisse weichen nicht mehr als 2 Tage von den tatsächlichen Blühzeitpunkten ab und nur ein Ertragswert von 16 liegt außerhalb des Toleranzbereichs von ±20% (16 Kalibrierungsjahre).

Abbildung 3: Kalibration von Blühzeitpunkt und Ertrag der Winterweizensorte Capo am Standort Fuchsenbigl (Rischbeck 2007) Die Abbildung 4 zeigt ebenfalls ausreichende Ergebnisse der Kalibration des Blühzeitpunktes und des Ertrags der Sommergerstensorte Magda (10 Kalibrierungsjahre).

Abbildung 4: Kalibration von Blühzeitpunkt und Ertrag der Sommergerstensorte Magda am Standort Fuchsenbigl (Rischbeck 2007)


2.3 Analyse der Klimaszenarien Das regionale Klimaszenario für den nordöstlichen Teil Österreichs wurde mit dem globalen Zirkulationsmodell HadCM 3 basierend auf das Emissionsszenario SRES-A2 erstellt (IPCC 2001). Synthetische Tageswetterfiles, die als Input für das Wachstumsmodell dient, wurden mit einem stochastischen Wettergenerator (Met&Roll, Dubrovski 1996) für die Klimarefe-renzperiode (1971-2005) sowie Szenarien 2025 und 2050 mit hoher sowie niedriger Klima-sensitivität berechnet (Dubrovski et al. 2005). Eine Erhöhung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre wurde laut Emissionsszenario bis 2025 auf 438 ppm und bis 2050 auf 532 ppm angenommen.

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC0.0

0.5

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5.0 HadCM (hohe Klimasensitivität) HadCM (niedrige Klimasensitivität)

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Abbildung 5: Veränderung (in Kelvin) der mittleren monatlichen Temperaturmaxima für die Periode 2015 – 2035 (rechts) und die Periode 2040-2060 (links) im Vergleich zur Klimarefe-renzperiode berechnet mit dem Modell HadCM3

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC0.0

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Abbildung 6: Veränderung (in Kelvin) der mittleren monatlichen Temperaturminima für die Periode 2015 – 2035 (rechts) und die Periode 2040-2060 (links) im Vergleich zur Klimarefe-renzperiode berechnet mit dem Modell HadCM3



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40 HadCM hohe Klimasensitivität HadCM niedrige Klimasensitivität

Abbildung 7: Relative Veränderung der mittleren monatlichen Niederschlagsmengen für die Periode 2015 – 2035 (links) und Periode 2040 – 2060 (rechts) im Vergleich zur Klimarefe-renzperiode berechnet mit dem Modell HadCM3 Die Abbildungen 5 bis 7 zeigen die Anomalien der Temperatur und des Niederschlags für das Marchfeld, die mit unterschiedlicher Klimasensitivität für die Zeiträume 2025 und 2050 be-rechnet wurden. Die Ergebnisse weisen je nach Sensitivität größere Schwankungen in der Intensität der möglichen Klimaänderung auf und fallen jahreszeitlich unterschiedlich aus. Zur stärksten Erwärmung wird es im Sommer und Winter kommen. In den wärmeren Jahreszeiten von April/Mai bis September können geringere und in der kälteren Jahreszeit höhere Nieder-schlagsmengen erwartet werden. Die 2025er und 2050er Szenarien zeigen ähnliche Saisonalitäten auf, es steigert sich jedoch die Intensität der Klimaänderung: es wird zu einer Ausweitung der warmen Jahreszeit und zu einer Verkürzung der kalten Jahreszeit mit deren charakteristischen Wetterlagen kommen. 3. Ergebnisse (Region Marchfeld)

3.1. Temperatursummen und Vegetationsperioden Es gibt eine Reihe von verschiedenen Definitionen von Temperatursumme und Vegetations-periode, wobei für diese Arbeit folgende zwei Erklärungen verwendet wurden: Bei der Temperatursumme werden die Werte der mittleren Tagestemperatur über einem ge-wissen Schwellwert (meist 5 bis 10°C) betrachtet. Diese ausgewählten Mitteltemperaturen werden vom Schwellenwert subtrahiert und daraufhin aufsummiert. Hierbei wurde ein 5°C Schwellwert ausgewählt, der als phänologischer Schwellenwert für Gräser angesehen werden kann. Als Vegetationsperiode wird jener Zeitraum des Jahres definiert, indem die Pflanzen photo-synthetisch aktiv sind, d.h. wachsen, blühen und fruchten. In verschiedenen landwirtschaftli-chen Forschungsarbeiten wurde nachgewiesen, dass das Ergrünen der Wiesen mit dem Über-schreiten der 5°C Schwelle zusammenfällt. Als Beginn der Vegetationsruhe gilt, wenn der 5. nacheinander folgende Tag eine Tagesmitteltemperatur von unter 5°C aufweist. Die Vegetati-onsruhe endet, wenn der 7. nacheinander folgende Tag eine Tagesmitteltemperatur von min-destens 5°C aufweist.


Folgende durchschnittliche Temperatursummen, Vegetationsperioden und Winterruhen konn-ten für die verschiedenen Klimaszenarien im Marchfeld aufgezeigt werden (Tab 2). Tabelle 2: Veränderung der Temperatursummen, Vegetationsperiode und Winterruhe für die Region Marchfeld durch den Klimawandel

Szenario Temperatur-summe [°C]

Vegetationspe-riode [d]

Winterruhe [d]

1971-2005 2383 228 137 2025 hohe Klimasensitivität 2878 249 116 2025 niedrige Klimasensitivität 2584 240 125 2050 hohe Klimasensitivität 3248 260 105 2050 niedrige Klimasensitivität 2582 245 120

Von 8% (2025 und 2050 niedrige Klimasensitivität) bis zu 36% höhere Temperatursummen (2050 hohe Klimasensitivität) können bei einem Klimawandel erwartet werden. Die Vegetati-onsperiode wird von 12 (2025 niedrige Klimasensitivität) bis zu 32 Tage (2050 hohe Klima-sensitivität) länger. In dieser Berechnung wurde die Vegetationsperiode auf nur einem längeren Zeitraum pro Jahr eingegrenzt. Dabei werden in Zukunft aber immer häufiger kürzere Perioden auftreten, die hohe Mitteltemperaturen aufweisen. In einem weiteren Schritt wurde die Vegetationsperiode neu berechnet, wobei alle Perioden laut Definition hineinfallen. In Tabelle 3 werden die durchschnittlichen Vegetationsperioden und Winterruhen inklusiv kurzer Warmperioden so-wie das durchschnittliche Auftreten pro Jahr zusammengefasst. Tabelle 3: Veränderung der Vegetationsperiode und Winterruhe inklusiv kurzer Warmperio-den sowie dessen Auftreten für die Region Marchfeld durch den Klimawandel

Szenario Vegetationsperi-ode [d]

Winterruhe [d] Auftreten pro Jahr

1971-2005 236 129 1.59 2025 hohe Klimasensitivität 257 108 1.62 2025 niedrige Klimasensitivität 248 117 1.71 2050 hohe Klimasensitivität 275 90 1.93 2050 niedrige Klimasensitivität 254 111 1.61

In der Klimareferenzperiode 1971 – 2005 treten ca. 1,6 unabhängige Vegetationsperioden pro Jahr auf. Diese Anzahl kann mit jedem Klimaszenario gesteigert werden und erreicht den höchsten Wert mit 1,93 (2050 hohe Klimasensitivität). Die Vegetationsperiode selbst ist um 8 (2025 und 2050 niedrige Klimasensitivität sowie 2025 hohe Klimasensitivität) bzw. 15 Tage (2050 hohe Klimasensitivität) länger gegenüber der vorhergehenden Berechnung der Vegeta-tionsperiode.


3.2. Die Veränderung der Phänologie Die Entwicklung des Winterweizens wird bei einer Klimaänderung beschleunigt, da die Kul-turpflanze ein determiniertes Wachstum aufweist. Es ist deutlich erkennbar, dass die Stadien Blüte und Reife unter dem Einfluss der Klimaerwärmung früher auftreten werden (Tab 4). Tabelle 4: Die Veränderung der Phänologie von Winterweizen durch den Klimawandel (Durchschnittswerte) (Rischbeck 2007)

Szenario Saat Tag Blüte Tag Reife Tag 1971-2005 14. Oktober 5. Juni 9. Juli 2025 hohe Klimasensitivität 23. Oktober 28. Mai 29. Juni 2025 niedrige Klimasensitivität 16. Oktober 1. Juni 5. Juli 2050 hohe Klimasensitivität 28. Oktober 24. Mai 24. Juni 2050 niedrige Klimasensitivität 20. Oktober 30. Mai 2. Juni Die Blüte des Winterweizens verschiebt sich von durchschnittlich 5. Juni auf 24. Mai (2050 hohe Klimasensitivität) bis 1. Juni (2025 niedrige Klimasensitivität). Die Reife verlagert sich im Mittel von 9. Juli auf 24. Juni (2050 hohe Klimasensitivität) bis 5. Juli (2025 niedrige Klimasensitivität). Die vegetative Phase, einschließlich der Winterruhe, verkürzt sich bis 2050 um maximal 25 Tage (2050 hohe Klimasensitivität), die generative Phase um maximal 3 Tage (2050 hohe Klimasensitivität). Den Pflanzen steht dementsprechend weniger Zeit für Photo-synthese und Assimilation zur Verfügung. Die Zusammenfassung der phänologischen Daten der Kultur Sommergerste (siehe Tabelle 5) zeigt ebenfalls eine deutliche Reaktion auf den Klimawandel. Die Blüte verschiebt sich im Durchschnitt vom 10. Juni je nach Szenario auf Anfang Juni bzw. Ende Mai und auch die Reife findet früher statt. Sie verschiebt sich im Durchschnitt vom 8. Juli auf Ende Juni bzw. Anfang Juli. Die generative Entwicklung wird ebenfalls beschleunigt; sie verkürzt sich je nach Szenario um ein bis drei Tage. Tabelle 5: Die Veränderung der Phänologie von Sommergerste durch den Klimawandel (Durchschnittswerte) (Rischbeck 2007)

Szenario Saat Tag Blüte Tag Reife Tag 1971-2005 14. März 10. Juni 8. Juli 2025 hohe Klimasensitivität 10. März 1. Juni 28. Juni 2025 niedrige Klimasensitivität 12. März 7. Juni 4. Juli 2050 hohe Klimasensitivität 7. März 28. Mai 22. Juni 2050 niedrige Klimasensitivität 12. März 5. Juni 2. Juli


3.3. Der Wasserhaushalt Die Analyse des Wasserhaushalts im System Boden-Pflanze-Atmosphäre hat für das March-feld eine besondere Bedeutung, da das pflanzenverfügbare Bodenwasser den entscheidenden limitierenden Faktor für den Regenfeldbau in der Region darstellt. Die jährliche relative Was-serbilanz (Summe von Saat bis zur nächsten Saat) für Winterweizen bei Herbstpflugfurche ist in Abbildung 8 zusammengefasst.

Abbildung 8: Jährliche (Summe von Saat bis zur nächsten Saat) relative Wasserbilanzen für Winterweizenbestand bei Herbstpflugfurche (Zeile 1-5: Bodenklassen 1-5; Spalte 1-3: 1971-2005, 2025 niedrige Klimasensitivität, 2050 hohe Klimasensitivität) (Rischbeck 2007)


Die fünf Bodenklassen haben einen deutlichen Einfluss auf die Bewegung des Bodenwassers. Bei den zwei geringwertigen landwirtschaftlichen Bodenklassen 1 und 2 führt die Drainage zu einer Grundwasserspende und stellt einen hohen unproduktiven Wasserverlust dar. In den Bodenklassen 3 bis 5 sind diese Verluste gering, die fallenden Niederschläge werden über-wiegend verdunstet. Da es jedoch hauptsächlich während der kalten Jahreszeit zu einer Drai-nage auf diesen Böden kommt, findet keine Versalzung statt. Der Oberflächenabfluss ist in jeder Bodenklasse marginal, der auf das ebenen Gelände im Marchfeld zurückzuführen ist. Die Wassererosion stellt daher in dieser Region keine allzu große Gefahr dar. Die Evaporation hat in allen Bodenklassen den größten Anteil an der Wasserbilanz und vari-iert nur leicht zwischen den Klassen. Insbesondere nach der Ernte des Winterweizens findet die Evaporation statt. Das ist darauf zurückzuführen, dass nach der Hauptfrucht keine Zwi-schenfrüchte simuliert werden, und der Anbau der anschließenden Hauptfrucht erst im Okto-ber stattfindet; somit liegen die Äcker rund 3 Monate brach. Die während dieser Zeit auftre-tende Abtrocknung des Bodens bedeutet ein unproduktiver Wasserverlust. Die Transpiration nimmt mit der Qualität der landwirtschaftlichen Böden eindeutig zu. Sie steigert sich (Simulation: 1971-2005) von 18% in Bodenklasse 1 auf 38% in Bodenklasse 3. Der Anstieg der nutzbaren Feldkapazität bis zu einer Höhe von etwa 140 mm hat demnach - unter den Niederschlags- und Klimabedingungen im Marchfeld - Einfluss auf die Transpirati-on. Eine weitere Steigerung der nutzbaren Feldkapazität kann vom Winterweizenbestand nicht mehr in einer höheren Transpiration umgesetzt werden. Der Klimawandel führt ferner zu relativen Verschiebungen in der Wasserbilanz. Die Draina-geverluste nehmen in Folge der ansteigenden Niederschläge während der kalten Jahreszeit zu. Im Sommer und Herbst kann man zwar auf eine Abnahme der Drainage aufgrund der trocke-neren Verhältnisse rechnen, diese fallen jedoch kaum ins Gewicht. Der Oberflächenabfluss, der besonders bei Starkniederschlägen (z.B. Gewitter im Sommer) auftritt, nimmt etwas ab. Das Verhältnis zwischen Evaporation und Transpiration verschiebt sich in Folge einer Klima-änderung zugunsten der Evaporation. Die frühere Abreife des Winterweizens sowie die späte-re Saat bedeuten eine längere Brachezeit und somit eine kürzere Wachstumsperiode. Betrach-tet man dieses Phänomen gemeinsam mit der Erwärmung in Spätsommer und Herbst, so füh-ren diese Ereignisse zu einer relativen Zunahme der Evaporation. Ein weiterer entscheidender Faktor ist die CO2-Düngung der Pflanzen. Sie ermöglicht einen sparsameren Wasserkonsum des Getreides und somit auch eine Abnahme der Transpiration. Der Trockenstress, dem die Pflanzen während ihres Wachstums ausgesetzt sind, nimmt mit zunehmender nutzbarer Feld-kapazität ab (Rischbeck 2007).


Abbildung 9: Jährliche (Summe von Saat bis zur nächsten Saat) relative Wasserbilanzen für Sommergerstenbestand bei Herbstpflugfurche (Zeile 1-5: Bodenklassen 1-5; Spalte 1-3: 1971-2005, 2025 niedrige Klimasensitivität, 2050 hohe Klimasensitivität) (Rischbeck 2007) Die Abbildung 9 stellt den relativen Bodenwasserhaushalt beim Anbau von Sommergerste dar. Die Ergebnisse bei Drainage und Oberflächenabfluss sind ähnlich wie bei Winterweizen (Abb 9). Die Drainage ist hauptsächlich von der Bodenbeschaffenheit abhängig: mit zuneh-mender Bodenmächtigkeit und Bodenschwere nehmen die Drainageverluste ab. Der Oberflä-chenabfluss hat mengenmäßig auch bei Sommergerste marginale Bedeutung.


Die Evaporation weist wiederum die höchsten Wasserverluste auf. Sie fällt bei Sommergerste aufgrund der späten Jugendentwicklung und des späten Bestandesschlusses zum Teil bereits im Frühjahr an, den Großteil der Jahressumme jedoch macht die Verdunstung aus der Brache nach der Ernte der Sommergerste aus. Die Transpiration steigt bei zunehmender nutzbaren Feldkapazität bis zur Bodenklasse 3; an-schließend stagniert sie und die Sommergerste kann die zusätzliche nutzbare Feldkapazität nicht produktiv nutzen. Im Frühjahr haben Winterungen gegenüber Sommerungen einen Ent-wicklungsvorsprung. Sommerungen haben eine spätere Jugendentwicklung und blühen auch später. Die Gerste hat jedoch eine kürzere Kornfüllungsphase als Weizen (simulierte Dauer der Kornfüllung bei der Klimareferenzperiode für Winterweizen 34 Tage, für Sommergerste 28 Tage) und holt somit nach der Blüte rasch auf. Gerste reift je nach Sorte teilweise früher oder gleichzeitig mit Winterweizen ab. Der Bestandesschluss und damit eine starke Unterdrü-ckung der Evaporation erfolgt somit bei Sommergerste später, das Feld wird aber annähernd zur gleichen Zeit geräumt. Die Evaporation fällt daher bei Sommergerste höher als bei Win-terweizen aus (Rischbeck 2007).

3.4. Die Veränderung des Ertragspotentials Das Pflanzenwachstum ist sowohl vom Wetter bzw. Klima als auch von den Bodenverhältnis-sen abhängig. Die Ergebnisse der Erträge in Abbildung 10 und Tabelle 6 zeigen einen deutli-chen Einfluss der Bodenklassen auf die Erträge. Die sandigen und seichtgründigen Boden-klassen 1 und 2 zeigen gegen über den tiefgründigeren schluffigen Tschernosemen, Auböden und Feuchtschwarzerden der Klassen 3 bis 5 Mindererträge auf. Hier bildet die nutzbare Feld-kapazität den limitierenden Faktor für das Pflanzenwachstum (von Winterweizen) und es kommt aufgrund der geringen Wasserspeicherfähigkeit zu größeren Wasserverlusten durch Drainage. Die raschere Abtrocknung dieser Böden kann Trockenstress während der besonders empfind-lichen Phasen der Blüte und Kornfüllung verursachen. Auf den besseren landwirtschaftlichen Böden verliert die nutzbare Feldkapazität als limitierender Faktor an Bedeutung: die Steige-rung der nutzbaren Feldkapazität von 140 - 220 mm auf >300 mm führt zu keiner Ertrags-steigerung. Auch auf diesen Böden stellt Wasser einen wesentlichen limitierenden Faktor dar, wobei hier jedoch die Witterung ausschlaggebend ist. Die leichten Mindererträge der Klassen 4 und 5 gegenüber der Klasse 3 sind auf niedrigere Humusgehalte zurückzuführen.


2025 hohe Klimasensitivität niedrige Klimasensitivität

2050

Abbildung 10: Relative Ertragsänderung des Winterweizens Capo für das HadCM 3 Szenario 2025 und 2050 im Marchfeld Trotz der steigenden Aridität nimmt die durchschnittliche Belastung von Winterweizen durch Trockenstress ab und es kann für fast jede Bodenklasse mit einem Anstieg des Ertrags ge-rechnet werden (Tab 6). Der negative Effekt der verkürzten Wachstumsperiode des Winter-weizens wird durch eine CO2-Düngung überkompensiert. Des Weiteren führt die raschere Entwicklung zu einem Wachstum in einer potentiell feuchteren und kühleren Jahreszeit. Ertragsverluste können größtenteils bei Bodenklasse 1 erwartet werden, die im Durchschnitt von -5,3% (2025) bis -4,1% (2050) bei hoher Klimasensitivität, sowie von -0,6% (2025) bis +4% (2050) bei niedriger Klimasensitivität simuliert wurden. Eine Zunahme der Standardab-weichung und somit ein höheres Ertragsrisiko sind ebenfalls zu erwarten, wobei die höchsten Abweichungen beim 2025 Szenario mit niedriger Klimasensitivität zu beobachten sind. Das ökonomische Risiko beim Anbau dieser Kultur steigt demnach bei den sandigen und seicht-gründigen Böden an. Flächenmäßig ist diese Bodenklasse mit rund 2% der landwirtschaftli-chen Nutzfläche im Marchfeld unterbesetzt. Die Bodenklasse 2 mit rund 15% landwirtschaftlicher Nutzfläche weist hingegen einen Er-tragsgewinn auf: von rund 2 % um 2025 bis zu 7% (niedrige Klimasensitivität) bzw. 10% (hohe Klimasensitivität) um 2050. Die Klimavariabilität steigt nur beim Klimaszenario 2025 mit niedriger Klimasensitivität drastisch an. Die Tschernoseme, Auböden und Feuchtschwarzerden der Klasse 3 weisen den größten Flä-chenanteil mit rund 61% auf. Hier kann man den höchsten Ertragsgewinn erwarten: im Durchschnitt rund 5 % um 2025 sowie 12,5% um 2050. Die Standardabweichung weicht nicht wesentlich von der Klimareferenzperiode ab.


Relative hohe Ertragsgewinne können auch bei Bodenklasse 4 mit ca. 22% landwirtschaftli-cher Nutzfläche erwartet werden: von 4% (2025) bis 12% (2050). Eine höhere Variabilität konnte nur für die 2025 Szenarien aufgezeigt werden. Auch bei der letzten Bodenklasse kann mit einer Zunahme der Erträge gerechnet werden: von 4 (2025) auf 7% (2050). Flächenmäßig jedoch ist diese Klasse mit 0,2 % stark unterbesetzt. Tabelle 6: Simulierte Erträge in kgTM ha-1 sowie Standardabweichung des Winterweizens Capo für das HadCM 3 Szenario 2025 und 2050

Szenario Boden 1 Boden 2 Boden 3 Boden 4 Boden 5 1971-2005 Ertrag 3037 4303 5370 5066 5092 Std.Abw. 684 802 953 890 676 2025 hohe Klimasensitivität Ertrag 2875 4383 5674 5226 5342 Std.Abw. 754 796 975 1042 649 2025 niedrige Klimasensitivität Ertrag 3019 4401 5664 5291 5251 Std.Abw. 774 961 992 989 808 2050 hohe Klimasensitivität Ertrag 2911 4736 6071 5674 5430 Std.Abw. 727 809 1066 755 760 2050 niedrige Klimasensitivität Ertrag 3157 4615 5998 5707 5484 Std.Abw. 721 801 953 753 641 In Tabelle 7 sind relative Ernteausfälle sowie Mindererträge für jede Bodenklasse und Klima-szenarien zusammengefasst. Ein Ernteausfall wurde mit 50%, Mindererträge mit 20% unter dem jährlichen Durchschnittswert der Klimareferenzperiode definiert. Mit 1 % Ernteausfälle können bei allen Bodenklassen während der Referenzperiode 1971-2005 gerechnet werden. Diese Anzahl wird nur bei Bodenklasse 1 bei den 2025er Klimaszenarien sowie 2050er mit hoher Klimasensitivität überschritten. Bei den Mindererträgen weist die Bodenklasse 1 die höchsten Werte bis zu 31 % (2025 hohe Klimasensitivität) auf. Tabelle 7: Die relative Häufigkeit von Ernteausfällen und Mindererträgen des Winterweizens durch den Klimawandel Ernteausfall Boden 1 Boden 2 Boden 3 Boden 4 Boden 5 1971-2005 1 1 1 1 1 2025 hohe Klimasensitivität 2 0 0 1 1 2025 niedrige Klimasensitivität 3 0 0 1 1 2050 hohe Klimasensitivität 3 0 0 0 0 2050 niedrige Klimasensitivität 0 0 0 0 0 Mindererträge Boden 1 Boden 2 Boden 3 Boden 4 Boden 5 Referenzperiode 1971-2005 22 13 10 16 4 2025 hohe Klimasensitivität 31 11 9 9 2 2025 niedrige Klimasensitivität 19 12 9 8 3 2050 hohe Klimasensitivität 28 7 6 3 1 2050 niedrige Klimasensitivität 15 8 9 6 4 Auch bei der Sommergerste haben die verschiedenen Bodenklassen einen starken Einfluss auf das Ertragsniveau (Abb 11 und Tab 8). Die Bodenfruchtbarkeit der Paratschernoseme und leichten Tschernoseme der Bodenklasse 1 und 2 sind ebenfalls geringer als die der Tscherno-seme, Auböden und Feuchtschwarzerden der Klassen 3, 4 und 5. Auch hier ist die nutzbare Feldkapazität der wesentliche limitierende Faktor. Auf den besseren landwirtschaftlichen Bö-den gewinnen andere Faktoren wie Niederschlagsvariabilität und –menge, biologische und chemische Eigenschaften des Bodens an Bedeutung. Das Ertragsverhalten der Sommergerste


weist darauf hin, dass die Wasserversorgung über die nutzbare Feldkapazität des Bodens für diese Kultur relativ größere Bedeutung als für Winterweizen hat.

2025 hohe Klimasensitivität niedrige Klimasensitivität

2050

Abbildung 11: Relative Ertragsänderung der Sommergerste Magda für das HadCM 3 Szena-rio 2025 und 2050 im Marchfeld Wesentlich empfindlicher reagiert die Sommergerste auf einen Klimawandel. Hierbei weisen Paratschernosemen (Bodenklasse 1, 2% der landwirtschaftlichen Nutzfläche) besonders starke Einbrüche der Erträge auf (bis zu -10% beim 2025 sowie 2050er Szenario mit hoher Klima-sensitivität). Die Standardabweichung und somit das Ertragsrisiko erhöht sich gegenüber der Klimareferenzperiode wesentlich (Tab 8). Bei Bodenklasse 2 (15% Flächenanteil) wurden ebenfalls Ertragsverluste simuliert: von durchschnittlich -4,7% (2025) bis -2,2% (2050) bei hoher Klimasensitivität sowie -0,9% (2025) bis -2,4% (2050) bei niedriger Klimasensitivität. Standardabweichungen erhöhen sich ebenfalls markant. Die flächenmäßige größte Bodenklasse 3 (61 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche) kann nur beim Klimaszenario 2050 mit hoher Klimasensitivität einen Ertragsgewinn von durchschnitt-lich 0,8% aufweisen, die anderen Szenarien zeigen Verluste auf. Die Variabilität steigt dras-tisch an und verdoppelt sich sogar beim 2050er Szenario mit hoher Klimasensitivität. Stagnierende Erträge aber ein stärkeres Ertragsrisiko können bei der Bodenklasse 4 mit rund 22% landwirtschaftliche Nutzfläche erwartet werden. Die letzte Bodenklasse 5 weist leichte Ertragsgewinne mit Ausnahme des 2025er Szenario mit hoher Klimasensitivität auf. Die Standardabweichung weicht kaum von der Klimareferenzperiode ab.


Tabelle 8: Simulierte Erträge in kgTM ha-1 sowie Standardabweichung der Sommergerste Magda für das HadCM 3 Szenario 2025 und 2050

Szenario Boden 1 Boden 2 Boden 3 Boden 4 Boden 5 1971-2005 Ertrag 3016 4453 5246 4942 4805 Std.Abw. 610 562 693 555 484 2025 hohe Klimasensitivität Ertrag 2759 4244 5175 4876 4779 Std.Abw. 757 726 929 888 553 2025 niedrige Klimasensitivität Ertrag 2928 4417 5212 4967 4846 Std.Abw. 740 723 848 632 448 2050 hohe Klimasensitivität Ertrag 2750 4357 5286 4932 4825 Std.Abw. 875 915 1219 993 570 2050 niedrige Klimasensitivität Ertrag 2785 4340 5219 4953 4854 Std.Abw. 793 766 905 799 505 Durch den Klimawandel kann mit einer Zunahme von Ernteausfällen gerechnet werden, wo-bei insbesondere die Bodenklasse 1 betroffen ist (Tab 9). Es ist daher über eine alternative Nutzung dieser Standorte, wie z.B. Energieholz, nachzudenken. Mindererträge werden in Zu-kunft mit Ausnahme der Bodenklasse 5 (2025 und 2050 niedrige Klimasensitivität) stärker zunehmen, insbesondere beim 2050er Szenario mit hoher Klimasensitivität. Tabelle 9: Die relative Häufigkeit von Ernteausfällen und Mindererträgen der Sommergerste durch den Klimawandel Ernteausfall Boden 1 Boden 2 Boden 3 Boden 4 Boden 5 1971-2005 1 0 0 0 0 2025 hohe Klimasensitivität 7 0 1 1 0 2025 niedrige Klimasensitivität 4 1 1 0 0 2050 hohe Klimasensitivität 6 2 4 4 0 2050 niedrige Klimasensitivität 8 0 0 0 0 Mindererträge Boden 1 Boden 2 Boden 3 Boden 4 Boden 5 Referenzperiode 1971-2005 17 7 7 5 4 2025 hohe Klimasensitivität 31 17 16 16 7 2025 niedrige Klimasensitivität 24 12 10 6 1 2050 hohe Klimasensitivität 39 15 14 14 5 2050 niedrige Klimasensitivität 28 15 13 13 2

3.5. Potentielle Anpassungsmöglichkeiten im Marchfeld Eine mögliche pflanzenbauliche Maßnahme ist der Ersatz des Pfluges durch Minimalboden-bearbeitung und Direktsaat. Dieser Schritt bietet arbeitstechnische, wirtschaftliche und pflan-zenbauliche Vorteile (Schlichtner 2003, Stadler et al. 2005). So trägt die Minimalbodenbear-beitung zum Erosionsschutz bei, das Bodenleben wird geschont (Hofmann 2005) und die nutzbare Feldkapazität und damit die Wasserversorgung der Pflanzen erhöht (Kosutič et al. 2001, Rischbeck 2004). In vielen semi-ariden Gebieten, wie beispielsweise in Teilen Austra-liens und der USA (Frazee 2006), wird die Minimalbodenbearbeitung erfolgreich zur Stabili-sierung der Erträge im Getreidebau angewendet. Mögliche Nachteile der Minimalbodenbear-beitung sind der verstärkte Krankheits-, wie z.B. Fusarium, und Beikraut/Beigrasdruck (Da-vies et al. 2006).


Der Verzicht auf den Pflug führte bei den Simulationen unter Winterweizen und Sommergers-te zu einer Verringerung der unproduktiven Wasserverluste aus dem Boden. Insbesondere in den leichten und seichtgründigen Bodenklassen wird die Grundwasserspende durch die erhöh-te Wasserspeicherfähigkeit des gesamten Bodenprofils deutlich reduziert. Viele Simulationen zeigen bei Minimalbodenbearbeitung auch eine leichte Zunahme der Transpiration. Der Be-stand ist in der Lage die höheren Bodenwassergehalte im Oberboden produktiv zu nutzen. Die Evaporation kann bei höherem Wassergehalt des Oberbodens und geringer Mulchbedeckung durch die Vorfrucht ebenfalls zunehmen. Eine Gegenüberstellung der relativen Ertragsänderungen von Herbstpflugfurche und Mini-malbodenbearbeitung für Winterweizen und Sommergerste bis 2050 sind in den Abbildungen 12 und 13 zusammengefasst. Abbildung 12: Relative Ertragsänderung des Winterweizens Capo für das HadCM 3 Szenario 2050 im Marchfeld: Herbstpflugfurche und Minimalbodenbearbeitung

hohe Klimasensitivität niedrige Klimasensitivität

Die bessere Wasserverfügbarkeit durch die Minimalbodenbearbeitung wirkt sich (ohne Be-rücksichtung von phytosanitären Problemen) auch positiv auf die Erträge aus. Das simulierte Ertragspotential im Marchfeld steigert sich durch Minimalbodenbearbeitung bei gegenwärti-gen Klimabedingungen (=1971-2005) bei Winterweizen, leicht von 5110 kgTM ha-1 auf 5180 kgTM ha-1 (nach Fläche gewichtetes Mittel der Erträge auf allen Bodenklassen, nur auf den Faktor Bodenbearbeitung zurück zuführen). Bei Sommergerste erhöht sich das Ertragspoten-tial von 5030 kgTM ha-1 auf 5160 kgTM ha-1. Das Ergebnis zeigt die größere Bedeutung der nutzbaren Feldkapazität des Bodens als limitierenden Faktor des Wachstums bei Sommer-gerste (Rischbeck 2007). Die Minimalbodenbearbeitung kann bei beiden Getreidearten bei reduziertem Arbeits- und Energieaufwand (Schlichtner 2003, Stadler et al. 2005) sowie Erhalt der natürlichen Bodenfruchtbarkeit (Hofmann 2005) zu leicht steigenden Erträgen führen.


Abbildung 13: Relative Ertragsänderung der Sommergerste Magda für das HadCM 3 Szena-rio 2050 im Marchfeld: Herbstpflugfurche und Minimalbodenbearbeitung

hohe Klimasensitivität niedrige Klimasensitivität

Die Bedeutung der Minimalbodenbearbeitung als Mittel zur Vermeidung von Trockenstress nimmt im Zuge des Klimawandels insbesondere bei Sommergerste zu. Für Winterweizen ver-ändert sich die Ertragssteigerung bei Ersatz des Pfluges durch Minimalbodenbearbeitung von +1,4% unter gegenwärtigen Klimabedingungen auf +1,1% (2025 niedrige Klimasensitivität) bis +1,7% (2025 hohe Klimasensitivität) unter Bedingungen des Klimawandels. Für Sommer-gerste beträgt die Ertragssteigerung +2,6% unter gegenwärtigen Klimabedingungen, dieser Wert steigt auf +2,8% (2050 hohe Klimasensitivität) bis +3,5% (2025 hohe Klimasensitivität) an. Ertragsverluste im Zuge des Klimawandels können bei Sommergerste auf den meisten Böden durch eine Umstellung auf die Minimalbodenbearbeitung vermieden werden. Die Bedeutung der Minimalbodenbearbeitung zur Verringerung von Trockenstress bei Getreide nimmt somit bei zunehmend ariden Bedingungen im Zuge des Klimawandels zu (Rischbeck 2007).


4. Literaturverzeichnis AG Boden (1994): Bodenkundliche Kartieranleitung, 4. Aufl., Hannover. Bundesamt und Forschungszentrum für Landwirtschaft/Institut für Pflanzenbau (1988-2002): Sommergetreide-Sortenversuche. Wien: Eigenverlag Bundesamt und Forschungszentrum für Landwirtschaft/Institut für Pflanzenbau (1988-2002): Wintergetreide-Sortenversuche. Wien: Eigenverlag Bundesanstalt für Bodenwirtschaft (1993): Bodenkartierung Kartierungsbereich Groß-Enzersdorf. Herausgeber: BMLFUW CECILIA – Central and Eastern Europe Climate Change Impact and Vulnerability Assess-ment (2007): Report about the results of the crop yield and forest tree growth changes influ-enced by climate change effects, regional conditions and management systems. 1st deliver-able, Work package 6: Climate change impacts on agriculture and forestry sectors. CECILIA – Central and Eastern Europe Climate Change Impact and Vulnerability Assess-ment (2006): Report about the results of the drought damage potential and crop water use ef-ficiency as influenced by climate change effects and regional conditions. 2nd deliverable, Work package 6: Climate change impacts on agriculture and forestry sectors. Davies, K.; Oxley, S.; Evans, A. (2006): Crop Protection in Reduced Tillage Systems. Scot-tish Agricultural College (SAC) Technical Note 580. http://www.sac.ac.uk Letzter Zugriff: 29.5.2007 Dubrovsky, M. (1996): Validation of the stochastic weather generator Met&Roll. Meteo-rologicke Zpravy 49. 129-138 Dubrovsky, M.; Nemesova, I.; Kalvova, J. (2005): Uncertainties in climate change scenarios for the Czech Republic. Climate Research 29. 139-156 Frazee, R. W. (2006): No-till is now the ”Conventional” Tillage System for Illinois Farmers. University of Illinois Extension. http://web.extension.uiuc.edu Letzter Zugriff: 29.5.2007 HOFMANN, J. (2005): Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungssysteme auf die Bodengesundheit. Wien: Dissertation BOKU IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change (2001): Third Assessment Report: Cli-mate Change 2001. Cambridge: Cambridge University Press Jones, J.W. (1993): Decision support system for agricultural development. In: System Ap-proaches to agricultural development. Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, 459-472. Kosutič, S.; Husnjak, S.; Filipovič, D. (2001): Einfluss verschiedener Bodenbearbeitungssys-teme auf die Bodenwasserverf ügbarkeit im Ap - Horizont eines Albic Luvisol und auf den Ertrag in Nordwest-Slawonien, Kroatien. Die Bodenkultur 52(3): 215-223 Müller, W. (1993): Agroklimatische Kennzeichnung des Marchfelds, Beiheft 3 zu den Jahr-büchern der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik. Wien: Eigenverlag


Murer E, Wagenhofer J, Aigner F, Pfeffer M (2004): Die nutzbare Feldkapazität der minerali-schen Böden der landwirtschaftlichen Nutzfläche Österreichs. In: Schriftenreihe BAW 20. 72-78. Rischbeck, P.M. (2004): Einfluss der Bodenbearbeitung auf den Bodenwasserhaushalt. Wien: Diplomarbeit BOKU Rischbeck, P.M. (1997): Der Einfluss von Klimaänderung, Bodenbearbeitung und Saattermin auf den Wasserhaushalt und das Ertragspotential von Getreide im Marchfeld. Wien: Disserta-tion BOKU Rötzer, H. (2004): Die Entwicklung der pannonischen Steppenlandschaft und der sie bestim-menden gesellschaftlichen Werthaltungen am Beispiel des ¨osterreichischen Marchfeldes. Wien: Dissertation BOKU Schlichtner, H. (2003): Untersuchungen über die Wirkungsweisen von konventionellen und konservierenden Verfahrenstechniken im Marktfruchtbau. Wien: Diplomarbeit BOKU Stadler, M.; Greimel, M.; Handler, F., Blumauer, E. (2005): Standardisierter Arbeitszeitbedarf in der österreichischen Landwirtschaft; In: Jahrbuch der österreichischen Gesellschaft für Ag-rarökonomie, Band 12, 217-228. Statistik Austria (2007): Statistiken. http://www.statistik.at/web_de/statistiken Letzter Zugriff: 10.10.2007

http://www.statistik.at/web_de/statistiken


Kapitel B Region Weinviertel : Analyse des Auswirkungen des Klimawandels auf agrarklimatolo-

gische Bedingungen 1. Einleitung Das Weinviertel nimmt mit einer Gesamtfläche von ca. 4.600 km2 den nordöstlichen Teil Nie-derösterreichs ein. Die Grenze des Weinviertels verläuft im Osten entlang der Staatsgrenze von Österreich zur Slowakei, die durch die March gebildet wird. Im Norden grenzt das Wein-viertel an Tschechien, wo im Wesentlichen die Thaya die Grenze bildet. Der Manhartsberg, der östlich des Kamp liegt, stellt die Grenze zum Waldviertel im Westen dar. Im Süden grenzt das Weinviertel an das Mostviertel, das Industrieviertel und Wien. Im Weinviertel liegen die Bezirke Gänserndorf, Hollabrunn, Korneuburg und Mistelbach so-wie Teile der Bezirke Tulln, Horn, Krems-Land und Wien-Umgebung. Das Marchfeld nimmt mit einer Größe von ca. 970 km2 den Südosten des Weinviertels ein, siehe Abbildung 14.

Abbildung 14: Das Weinviertel im Nordosten Niederösterreichs und seine Bezirke Das Weinviertel zählt zu den fruchtbarsten Gegenden Österreichs. Grundlage für die reichen Erträge sind neben dem günstigen Klima auch die tiefgründigen Böden, die sich in vielen Tei-len aus Löss entwickelt haben. Der Ackerbau hat hier, wie mehrere Ausgrabungen belegen, eine etwa 8000-jährige Tradition. Klimatisch gesehen liegt das Weinviertel am Westrand der pannonisch beeinflussten Zone. Warme, trockene Sommer und kalte, schneearme Winter sind für das kontinental geprägte Klima dieses Raumes charakteristisch.


Die Landnutzung bzw. Bodenbedeckung des Weinviertels wird in Abbildung 15 anhand der CORINE 2000 Landnutzungsdaten dargestellt. Klar ist die große Bedeutung des Ackerbaues ersichtlich, der ca. 65 % der Fläche einnimmt. Einen weiteren wesentlichen Faktor bildet der Weinbau mit ca. 6 % Flächenanteil. Ungefähr 7 % entfallen auf gemischte landwirtschaftliche Nutzungen, Wiesen, Weiden und Flächen mit natürlicher Vegetation. Laub- Misch- und Na-delwälder finden sich zu ca. 16 %. Zu den sonstigen Flächen mit 7 % zählen urban genutzte Flächen, Gewässer, Industrie und Gewerbe sowie Abbauflächen.

Abbildung 15: Landnutzung im Weinviertel nach CORINE CLC2000 Tabelle 10 zeigt die Aufteilung der Landnutzungsarten auf das Marchfeld und das restliche Weinviertel, wobei der hohe Anteil von Ackerland im Marchfeld mit 71 % im Vergleich zu 65 % im gesamten Weinviertel auffällt. Tabelle 10: Landnutzung bzw. Bodenbedeckung im Marchfeld und Weinviertel aus dem CO-RINE Datensatz CLC2000


Bodenbedeckung Marchfeld Weinviertel o. Marchfeld Weinviertel gesamt

[km2] [%] [km2] [%] [km2] [%]Ackerland 688 71 2,300 63 2,988 65 Weinbau 31 3 234 6 265 6 Wiesen und Weiden 1 0 5 0 6 0 Landwirtschaft gemischt 15 1 179 5 194 4 Landwirtschaft mit nat. Vegetation 12 1 105 3 117 3 Laub- Misch- und Nadelwald 140 14 585 16 725 16 Sonstige 82 8 235 6 317 7 Summe 968 100 3,643 100 4,610 100


2. Methodik Zur Abschätzung der Änderung des Produktionspotentials mittels agrarmeteorologischer In-dikatoren wurden globale Klimadatensätze (WorldClim) mit einer räumlichen Auflösung von 2,5 Minuten verwendet. Dies entspricht im Weinviertel einer Auflösung von ca. 3,1 km in Ost- West- Richtung und ca. 4,6 km in Nord- Süd- Richtung. Abbildung 16 zeigt das Wein-viertel mit dem Gewässersystem und mit den Rasterpunkten, für die monatliche Klimawerte zur Verfügung stehen.

Abbildung 16: Rasterpunkte des WorldClim Datensatzes für das Weinviertel (mit Fließgewäs-sersystem) Die Variablen sind Monatswerte von Niederschlag, Mittelwert, Maximum- und Minimumwert der Temperatur, davon wurden weitere bioklimatische Variablen abgeleitet. Die bioklimati-schen Variablen repräsentieren Jahrestrends, wie die mittlere Jahrestemperatur und den Jah-resniederschlag, Extreme oder limitierende Umweltfaktoren, wie Mitteltemperatur der 3 kältesten Monate, Temperatursummen der Vegetationsperiode u.a. Der Vergleich des Datensatzes für den Zeitraum 1950 – 2000 mit dem Klimadatensatz für das Szenario mit doppeltem CO2-Gehalt der Atmosphäre gibt Aufschluss über künftige Anbaube-dingungen, Ertragspotentiale und zu erwartende Qualitätsmerkmale.


2.1 Klimaszenarien Die Daten für das aktuelle (1950 – 2000) und zukünftig erwartete Klima (bei 2-fachem CO2- Gehalt in der Atmosphäre) des Weinviertels wurden aus räumlich hoch aufgelösten Weltkli-madaten extrahiert. Aktuelles Klima: Der im Projekt verwendete Datensatz für das Klima der Zeitperiode 1950-2000 mit einer räumlichen Auflösung von 2,5 Minuten (Quelle: WorldClim) stammt aus ei-nem noch höher aufgelösten globalen Klimadatensatz mit einer räumlichen Auflösung von 1 km2. Es wurden globale, regionale, nationale und lokale Quellen herangezogen, deren Wet-terdaten nach dem „thin-plate smoothing spline algorithm“, der in der Software ANUSPLIN (Hutchinson, 2004) implementiert ist, interpoliert wurden (Hijmans, 2005). Zukünftiges Klima: Der Datensatz für das zukünftige Klima basiert auf einer hoch aufgelös-ten Simulation des globalen Klimas mit Hilfe eines CCM3 Modells. Unter der Annahme einer Verdopplung des CO2 Gehaltes der Atmosphäre (Govindasamy, 2003) entspricht das Er-gebnis den prognostizierten Klimabedingungen im Jahr 2100. Es ist anzumerken, dass das CCM3 Modell ein Szenario mit langsamer Temperaturzunahme darstellt. Die Reclip Szena-rien prognostizieren eine Erhöhung um 2°K für das Weinviertel schon für das Jahr 2050! Durch ein Downscaling- Verfahren wurde der Datensatz des zukünftigen Klimas an den Da-tensatz des aktuellen Klimas angepasst und auf dieselbe räumliche Auflösung von 2,5 Minuten umgerechnet. Die mittleren Jahrestemperaturen der Zeitperiode 1950-2000 reichen im Weinviertel von 8,05°C im Nordwesten bis 10,05°C im Marchfeld, siehe Abbildung 17 (links). Für das Jahr 2100 werden mittlere Jahrestemperaturen von 10,38°C im Westen des Bezirks Hollabrunn bis 12,43°C im Marchfeld an der Wiener Stadtgrenze prognostiziert, siehe Abbildung 17 (rechts).

Abbildung 17: Verteilung der mittleren Jahrestemperatur [°C] 1950 – 2000 (links) und 2xCO2 (rechts)


Erwartete Temperatur- und Niederschlagsänderungen: Die erwartete Zunahme der Jahresmitteltemperatur differiert nur geringfügig und liegt bei 2,3°K im Westen und 2,4°K im Osten des Weinviertels, siehe Abbildung 18 (links). Die Än-derungen bei den Jahresniederschlagsmengen reichen von keiner Änderung im Westen bis zu einer Abnahme um 32 mm im südöstlichen Weinviertel (Marchfeld), siehe Abbildung 18 (rechts).

Abbildung 18: Änderung der Jahresmitteltemperatur [°K] (links) und Änderung der jährli-chen Niederschlagsmenge [mm] (rechts) Die Betrachtung der Änderungen der mittleren monatlichen Temperatur- Maxima und Mini-ma am Standort Fuchsenbigl zeigt vor allem in den Wintermonaten Dezember und Jänner geringere Temperaturzunahmen als in den übrigen Monaten, siehe Abbildung 19. Die Charak-teristik und Verteilung der saisonalen Änderungen der Monatswerte am Standort Fuchsenbigl ist für das gesamte Weinviertel repräsentativ.

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Änderung der mittleren monatlichen Temperaturminima

Änderung der mittleren monatlichen Temperaturmaxima

Abbildung 19: Veränderung (in Grad Kelvin) der mittleren monatlichen Temperatur- Minima und Maxima für das gewählte Szenario CCM3 bei einer Verdopplung des CO2- Gehaltes in der Atmosphäre im Vergleich zur Klimareferenzperiode 1950 - 2000


Die relative Veränderung der mittleren monatlichen Niederschlagssummen zeigt eine deutli-che Abnahme der Niederschläge in den Monaten Jänner, Februar sowie im September. Im Frühjahr werden in diesem Klimaszenario für das Weinviertel zunehmende Niederschläge prognostiziert, siehe Abbildung 20.

Abbildung 20: Relative Veränderung der mittleren monatlichen Niederschlagsmengen für das gewählte Szenario CCM3 bei einer Verdopplung des CO2- Gehaltes in der Atmosphäre im Vergleich zur Klimareferenzperiode 1950 - 2000

2.2 Abschätzung des Produktionspotentials mittels agrarmeteorlogischer Indikatoren Das Auftreten von Trockenheit während der Vegetationsperiode ist ein limitierender Faktor der Ertragssituation vieler Anbauprodukte. Zur Bestimmung von Trockenheit stehen unter-schiedliche Methoden wie meteorologische Indizes, agrarmeteorologische Modelle oder Indi-zes, dynamische Ertragsmodelle und Fernerkundungsindizes zur Verfügung. Das vorhandene Datenmaterial erlaubt die Verwendung eines meteorologischen Index, und zwar des Hydrothermalindex TI nach Harlfinger und Knees (1999). T- Index : Als einfache Beziehung zur Feststellung einer monatlichen Trockenheitsgrenze wird die Glei-chung von Gaussen (1955)

tr 2= herangezogen, wobei r = Monatssumme des Niederschlags in mm und t = Monatsmitteltemperatur in °C bedeuten. Die Berechnung des T-Index erfolgt nach der Gleichung:

rtTI 3

=


Der Hydrothermalindex eignet sich hier, trockene Monate der Vegetationsperiode, Regionen und deren Prognosen für die Zukunft darzustellen. Die Abbildungen 21 und 22 zeigen die Verteilung des Hydrothermalindex der Monate Mai bis Juli sowie einen gemittelten Wert über die Periode Mai bis Juli für den Zeitraum 1950 bis 2000.

Abbildung 21: Hydrothermalindex TI für die Monate Mai (links) und Juni (rechts) 1950 - 2000

Abbildung 22: Hydrothermalindex TI für die Monate Juli (links) und Vegetationsperiode Mai bis Juli (rechts) 1950 - 2000 Interpretation: In allen Darstellungen zeigt sich die Zone im nordöstlichen Großraum von Wien bzw. im westlichen Marchfeld mit einem hohen Hydrothermalindex, was vor allem auf die regional hohen Temperaturen zurückzuführen ist. Die ebenfalls mit einem signifikant erhöhten Hydro-thermalindex erkennbare Zone im Pulkautal Richtung Retz ist dagegen eher durch geringe Niederschläge verursacht. Die im Juni noch moderat verlaufende Zunahme des T-Index ver-schärft sich im Juli beträchtlich.


Die Abbildungen 23 und 24 zeigen eine Prognose der zukünftigen Verteilung des Hydrother-malindex der Monate Mai bis Juli sowie einen gemittelten Wert über die Periode Mai bis Juli.

Abbildung 23: Prognose für den zukünftigen Hydrothermalindex TI der Monate Mai (links) und Juni (rechts)

Abbildung 24: Prognose für den zukünftigen Hydrothermalindex TI des Monats Juli (links) und der Vegetationsperiode Mai bis Juli (rechts) Interpretation: Durch die Temperaturzunahme kommt es in allen Monaten der betrachteten Vegetationsperi-ode Mai bis Juli zu einem deutlichen Anstieg des Hydrothermalindex und damit zu einem erhöhten Risiko von Trockenstress. Am stärksten zeigt sich dies im Juli, in dem das Szenario nicht nur eine hohe Zunahme der mittleren Temperatur, sondern auch eine Abnahme des mitt-leren Monatsniederschlages prognostiziert, siehe auch Abbildung 20. Schwerpunkte des Tro-ckenstress liegen wieder im Grenzbereich zum Großraum Wien sowie im Pulkautal.


Die Abbildungen 25 und 26 zeigen die prognostizierte Änderung des Hydrothermalindex der Monate Mai bis Juli sowie einen gemittelten Wert über die Periode Mai bis Juni.

Abbildung 25: Prognostizierte Änderung des Hydrothermalindex TI der Monate Mai (links) und Juni (rechts)

Abbildung 26: Prognostizierte Änderung des Hydrothermalindex TI des Monats Juli (links) und der Vegetationsperiode Mai bis Juli (rechts) Interpretation: Die aus dem Klimaszenario abgeleiteten Änderungen des Hydrothermalindex zeigen, dass im gesamten Weinviertel eine generelle Erhöhung von Trockenstress zu erwarten ist. Lediglich im Juni kommt es aufgrund geringfügig höherer prognostizierter Monatsniederschläge zu kei-ner Verschlechterung der Situation. Im Juli, dem Monat mit einem an sich schon hohen Hyd-rothermalindex, kommt es zur größten Zunahme innerhalb der betrachteten Vegetationsperio-de Mai bis Juli.


Maisanbau Die Temperatursumme spielt u.a. im Maisanbau eine wesentliche Rolle. In Anbaugebieten mit geringeren Temperatursummen werden Sorten mit geringeren Reifezahlen verwendet, die auch bei geringeren Temperatursummen innerhalb der Vegetationsperiode das Reifestadium erreichen. Diese Maissorten mit niedrigeren Reifezahlen weisen allerdings geringere Ernteer-träge auf als Sorten mit höheren Reifezahlen. Ein weiterer Zusammenhang der Temperatursumme besteht zur Kornfeuchtigkeit zum Ernte-zeitpunkt (Hinterholzer, 2003). Eine Untersuchung des Verlaufs der Kornfeuchtigkeit zum Erntezeitpunkt und die Entwicklung der Temperatursummen am Standort Hatzendorf, 1970 – 2000, zeigt einen eindeutigen Trend zu geringerer Kornfeuchtigkeit bei höheren Temperatur-summen. Als Bezugssorten für den Reifestandard wurden die Sorten Harrach Hybrid 388, Star 304, Raissa und Mirna verwendet. Bei einer Temperatursumme von 1000°C wurde zum Erntezeitpunkt eine Kornfeuchtigkeit von 37 % ermittelt, bei 1400°C 27 %. Damit ergibt sich statistisch bei einer Erhöhung der Temperatursumme um 100°C eine Reduktion der Kornfeuchtigkeit um 2,5 %. Hinterholzer (2003) berechnet die Temperatursumme als Summe der täglichen Tagestempera-turen vermindert um 10°C, wobei die Periode zwischen dem 20. April (Aussaat) und dem 31. Oktober (Ernte) berücksichtigt wird. Da die vorhandenen Daten auf Monatswerten basieren, wurde die Temperatursumme als Summe der mittleren Tageswerte, vermindert um 10°C, für die Monate Mai bis Oktober, berechnet. Die Verteilung der Temperatursummen der Vegetati-onsperiode von Mais ist in Abbildung 27 dargestellt.

Abbildung 27: Temperatursumme der Vegetationsperiode von Mais im Mittel von 1950 – 2000 (links) und die Prognose (rechts) Die Untersuchung der Temperatursumme der Vegetationsperiode von Mais zeigt, dass in der Klimaperiode 1950 – 2000 vor allem im Marchfeld günstige Bedingungen geherrscht haben. Der Nordwesten des Weinviertels weist mit Temperatursummen zwischen 600 und 900 °C eindeutig kühlere Verhältnisse für den Maisanbau auf. Die Prognose für das zukünftige Klima zeigt eine Temperatursummenerhöhung von mindestens 500 °C. Damit können insbesondere im Marchfeld ertragsgünstigere Sorten mit höheren Reifezahlen angebaut werden. Auch die


Kornfeuchtigkeit zum Erntezeitpunkt wird im Mittel um 10 % niedriger liegen. Potentiell wei-tet sich das Anbaugebiet von spätreifen Maissorten auf das gesamte Weinviertel aus. Als Einschränkung ist das Wasserdargebot zu erwähnen. Zeigt das gewählte Szenario in den Monaten März bis Juni noch eine Zunahme der mittleren Monatsniederschläge, ist für den September eine Reduktion des mittleren Niederschlags um ca. 45 % prognostiziert, siehe Ab-bildung 19. Dies bedeutet, dass für Mais ein (erhöhter) Bewässerungsbedarf entstehen kann, bzw. dass vor allem gute Bodenstandorte mit einer hohen nutzbaren Feldkapazität (mit hohem Wasserhaltevermögen) die Erwärmung vorteilhaft umsetzen können. Weinbau Die verwendeten Klimadaten können aufgrund ihrer hohen räumlichen Auflösung auch zur Analyse der Weinbaustandorte im Weinviertel herangezogen werden. Die klimatischen Ba-sisbedingungen für den Weinbau sind nur durch mehrere Kriterien beschreibbar (Harlfinger 2000), wie z.B.:

• Wärmesumme ≥ 3500°C • 14-Uhr Temperatur (Mai-September) ≥ 21,3°C • Wintertemperatur ≥ - 0,3°C • Jahresmitteltemperatur ≥ 9,5°C • u.a. Kriterien (Parameter)

Zur o.a. Wärmesumme ist zu bemerken, dass sie für den Weinbau anders als für den Maisan-bau berechnet wird. Deshalb können die Darstellungen der Wärmesummen im Kapitel Mais-anbau für den Weinanbau nicht verwendet werden. Beispielhaft wurde für den Weinbau das Kriterium der Wintertemperatur untersucht. Aus den vorhandenen Daten wurde als Wintertemperatur die mittlere Temperatur des kältesten Quar-tals (der kältesten 3 Monate) herangezogen. In Abbildung 28 ist die Verteilung der Wintertemperatur der Zeitperiode 1950 – 2000 darge-stellt, in Abbildung 29 findet sich eine Gegenüberstellung der Wintertemperaturen des Zeit-raumes 1950 – 2000 (links) und zukünftiger Klimaverhältnisse (rechts). In beiden Abbildun-gen sind die Weinbaustandorte aus dem CORINE 2000 Datensatz als rot umrandete Flächen erkenntlich.


Abbildung 28: Verteilung der mittleren Wintertemperatur im Zeitraum 1950 – 2000 – die rot umrandeten Bereiche zeigen die aktuellen Weinanbaugebiete des Weinviertels

Abbildung 29: Verteilung der Wintertemperatur im Mittel von 1950 – 2000 (links) und die Prognose bei einer Verdopplung des CO2 Gehaltes der Atmosphäre (rechts) – die rot umran-deten Bereiche zeigen die aktuellen Weinanbaugebiete des Weinviertels Aus Abbildung 28 ist ersichtlich, dass während der Klimaperiode 1950 – 2000 die Regionen Retz, Pulkau, die Osthänge des Manhartsbergs und der Bereich Poysdorf bis Schrattenberg nach dem Kriterium der Wintertemperatur an den Grenzen der bioklimatischen Eignung für


den Weinbau liegen. Es ist allerdings zu erwähnen, dass Weingärten meist in lokalen klimati-schen Gunstlagen liegen, damit kann die mikroklimatische Situation der meisten Weingärten durchaus günstiger beurteilt werden, als es in der flächigen Interpolationsdarstellung zur Gel-tung kommt. Durch die prognostizierte Erwärmung gibt es hinsichtlich des Kriteriums der Wintertemperatur für den Weinbau eindeutig eine Entspannung, siehe Abbildung 29 (rechts). Abbildung 30 zeigt, wie der Anstieg der Wintertemperaturen auf das Weinviertel verteilt ist. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass in diesem Szenario die Zunahme der Wintertemperatur im Weinviertel mit 1,67 – 1,75 °K wesentlich unter dem Anstieg der mittleren Jahrestempera-tur (Abbildung 17) mit 2,31 - 2,42 °K liegt.

Abbildung 30: Mittlere Änderung der Wintertemperatur ( in Grad Kelvin) zwischen 1950 – 2000 und der Prognose für das Klima bei einer Verdoppelung des CO2 Gehaltes der Atmo-sphäre 3. Literatur Formayer, H.; Harlfinger, O.; Mursch-Radlgruber, E.; Nefzger, E.; Groll, N.; Kromp-Kolb, H. (2004): Objektivierung der geländeklimatischen Bewertung der Weinbaulagen Österreichs in Hinblick auf deren Auswirkung auf die Qualität des Weines am Beispiel der Regionen um Oggau und Retz; Im Auftrag des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft; Forschungsprojekt Nr. 1265 Gaussen, H. (1955): Determination des climats par laméthods des courbes ombrothermiques. C.R. Acad.Sci., 236: 1075. Govindasamy, B.; Duffy, P. B.; Coquard, J. (2003): High-resolution simulations of global climate, part 2: effects of increased greenhouse cases. Climate Dynamics 21: 391–404 Harlfinger, O.; Knees, G. (1999): Klimahandbuch der Österreichischen Bodenschätzung. Mit-teilung der Österreichischen Bodenkundlichen Gesellschaft. Heft 58, 196. Harlfinger, O. (2000): Die klimatischen Bedingungen für den Qualitätsweinbau in Österreich; Der Förderungsdienst; 48, Heft 9, S 77-80


Harlfinger, O.; Koch, E.; Sscheifinger, H. (2002): Klimahandbuch der österreichischen Bo-denschätzung. 2. Teil Hijmans, R.J.; Cameron, S.E.; Parra, J.L.; Jones, P.G.; Jarvis, A. (2005): Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology 25: 1965-1978 (2005) Hijmans, R.J.; Guarino, L.; Jarvis, A.; O´Brien, R.; Mathur, P.; Bussink, C.; Cruz, M.; Bar-rantes, I.; Rojas, E. (2005): Manual for DIVA-GIS Version 5.2 Hinterholzer, J. (2003): Höhere Temperatursummen lassen Mais früher abreifen; Fachzeit-schrift Mais, Ausgabe 1/2003 Hutchinson, MF. (2004): Anusplin Version 4.3. Centre for Resource and Environmental Stud-ies. The Australian National University: Canberra, Australia. StartClim2004.C (2004): Analyse der Auswirkungen der Trockenheit 2003 in der Landwirt-schaft Österreichs - Vergleich verschiedener Methoden; ARC Seibersdorf research, Institut für Meteorologie, BOKU, Institut für Vermessung, Fernerkundung, und Landinformation, BOKU


Kapitel C -Zusammenschau

A - Detaillierte Abschätzung von Auswirkungen des Klimawandels und Anpassungsstra-tegien für das Weinviertel • Zunahme der Temperaturen, der Trockenheit und des Wassermangels im Weinvier-tel: Das Marchfeld und das Weinviertel zählen zu den trockensten landwirtschaftlichen Pro-duktionsgebieten Österreichs, wobei neben der mittleren Temperaturerhöhung um mind. 2°C bis zu den 2050ern vor allem eine zunehmende Trockenheit (z.T. auch durch einen leichten Niederschlagsrückgang) unter den Klimaszenarien der 2025er und 2050er Jahre ertragslimi-tierend wirkt, mit einem zunehmenden Gradienten von West nach Ost. Der Nutzwasserman-gel (z.B. für Bewässerung) wird in Regionen mit wenig Grundwasserreserven bzw. ohne Zu-gang zu externer Versorgung (wie beim Marchfeldkanal) zunehmen. • Schnellere und frühere phänologische Entwicklung der Kulturpflanzen: Eine Erhö-hung der für die Pflanzenentwicklung bedeutenden Temperatursummen bis zu den 2050er Jahren um ca. ein Drittel ist zu erwarten (beschleunigte und frühere Entwicklung der Pflanzen durch die Temperaturzunahme). Damit wären zum Beispiel höhere Reifezahlen bei Mais möglich als auch 2 Hauptkulturen in vielen Jahren (soweit die Wasserversorgung durch Be-wässerung sichergestellt ist). • Ein bis zu den 2050er Jahren früherer mittlerer Vegetationsbeginn bei Dauerkulturen und Winterungen um ca. 14 Tage: Damit verbundene frühere Blühtermine bei Dauerkultu-ren könnten das Spätfrostrisiko wegen der längeren nächtlichen Abkühlung erhöhen. Hier sind sicherlich insbesondere Kaltluftseelagen betroffen. Sommerkulturen können entspre-chend früher angebaut werden. • Annahmen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die Erträge: Die simulierten Ergebnisse für die Klimaszenarien der 2025er und 2050er Jahre sind unter der Annahme des ertragssteigernden CO2-Düngungseffektes, von angepassten Saatterminen, gleichbleibender Produktionstechnik, heute angebauter Sorten und ohne Berücksichtigung von Ertragseinbus-sen durch Krankheiten und Schädlinge zu verstehen. • Zunehmende Ertragstendenz bei Wintergetreide, abnehmende Ertragstendez bei Sommergetreide: Die Simulationen für das Marchfeld zeigen für dass Wintergetreide bis zu den 2050er Jahren eine leicht zunehmende Ertragstendenz, bei Sommergetreide (Sommer-gerste) eine leicht abnehmende Ertragstendenz (der mittleren Erträge). Letztere ist eine Folge der abnehmenden Wachstumsperiode bei Sommergetreide (beschleunigte Entwicklung) und zunehmenden Wassermangels vor allem bei Sommerkulturen. • Zunahme der zwischenjährlichen Ertragsvariabilität bei nicht bewässerten Sommer-kulturen: Sommergerste zeigte in unseren Simulationen eine Zunahme der Ertragsvariabili-tät. Aus anderen Quellen zeigt sich dies auch für andere Sommerkulturen wie z.B. Mais. Es darf also bei Sommerkulturen generell mit einer Zunahme der Ertragsschwankungen zwi-schen den Jahren gerechnet werden. Die Ursache dafür ist eine Zunahme der Trocken- und Hitzeperioden (zunehmender Trocken- und Hitzestress) im Sommerhalbjahr. • Zunahme der räumlichen Ertragsunterschiede auf Böden mit unterschiedlicher Was-serversorgung: Unter den künftigen Klimaszenarien erfolgt eine stärkere Differenzierung der Erträge auf Böden mit guter bzw. schlechter Wasserversorgung. Böden mit z.B. schlechter Wasserspeicherfähigkeit im Wurzelraum werden aufgrund zunehmender Trockenheiten ver-


hältnismäßig stärkere Ertragseinbussen zu verzeichnen haben. Es erfolgt damit auch eine stär-kere räumliche und regionale Differenzierung, abhängig von den Bodeneigenschaften. Die Böden mit relativ schlechter Wasserspeicherfähigkeit (die 2 schlechteren definierten Boden-klassen mit Ertragseinbussen bei Sommergetreide) sind im Marchfeld mit einem Flächenan-teil von ca. 17 % vertreten. • Anpassung der Saattermine als ertragsstabilisierende Massnahme: Die langfristige Anpassung der Saattermine (früher bei Sommerkulturen, später bei Wintergetreide) stellt eine effektive Anpassung zur Erhaltung des derzeitigen Ertragsniveaus dar. Ansonsten wäre mit deutlichen Ertragseinbussen zu rechnen. • Anpassung der Bodenbearbeitung wirkt ertragssteigernd: Ein Wechsel von der Pflug-bearbeitung zur Minimalbodenbearbeitung bewirkt im Klimagebiet des Marchfeldes ebenfalls im Mittel eine Ertragssteigerung, sowohl bei Winter- (bis 2%) als auch bei Sommergetreide (bis 4%) aufgrund der höheren Bodenwasserspeicherfähigkeit bei Minimalbodenbearbeitung. • Anpassung durch zusätzliche oder vermehrte Beregnung: Es ist mit einer deutlichen Zunahme des Wasserbedarfes in der landwirtschaftlichen Bewässerung zu rechnen, einerseits bei Kulturen die derzeit schon bewässert werden (insbes. Sommerkulturen wie Zuckerrübe, Kartoffel und Gemüse), andererseits durch zusätzliche Bewässerungen, soweit die Wasserre-serven zur Verfügung stehen (wie z.B. aus dem Marchfeldkanal). In vielen Regionen des Weinviertels muss mit zunehmender Wasserknappheit insbesondere für die landwirtschaftli-che Bewässerung gerechnet werden. • Massnahmen zur Reduktion der unproduktiven Verdunstung wirken ertragsstei-gernd: Es lässt sich weiters schlussfolgern, dass im Weinviertel und im Marchfeld verduns-tungsreduzierende Maßnahmen eine mittlere Ertragssteigerung bei allen Kulturen bewirkt. Dazu zählen insbesondere die Reduktion der Windgeschwindigkeit durch Windschutzhecken und die Aufbringung von Mulchdecken zur Reduktion der unproduktiven Verdunstung be-sonders im Sommerhalbjahr, da die Sommerbrache für den Grossteil der Wasserverluste im Gesamtjahr verantwortlich ist. • Verbesserung der Erntebedingungen: Durch trockenere Bedingungen im Sommerhalb-jahr verbessern sich die Erntebedingungen vor allem ab Juli bis Oktober (bei frühreifendem Getreide wahrscheinlich gleichbleibende Erntebedingungen). Durch höhere Temperatursum-men wird z.B. bei Mais eine deutliche Reduzierung der Kornfeuchte erreicht. Das kann auch für Getreide angemommen werden. • Verändertes Auftreten von Krankheiten und Schädlingen: Durch trockenere und wär-mere Bedingungen im Sommerhalbjahr reduziert sich das Risiko für Pilzkrankheiten. Damit verbunden ist ein niederigeres Auswuchsrisiko bzw. geringeres Fusariumbefallsrisiko. Ande-rerseits besteht die Gefahr eines zunehmenden Schaddruckes durch schon vorhandene (z.B. mehr Generationen als bisher) oder neue Schädlinge (weitere räumliche Verbreitung), vor allem thermophiler Insekten. Der Schaddruck durch Maiszünslerbefalls oder des Maiswurzel-bohrers wird in der Region Weinviertel zum Beispiel zunehmen. Auch bei Dauerkulturen (Obst- und Weinbau) ist mit zunehmendem Befallsdruck durch thermophile Insekten zu rech-nen, was im einzelnen aber noch kaum genauer untersucht ist. • Veränderte Bedingungen für den Weinbau: Durch trockenere und wärmere Bedingun-gen werden die thermischen Ansprüche des Weinbaus, besonders in den klimatischen Grenz-lagen, in Zukunft besser erfüllt werden. In den bestehenden Weinanbaugebieten werden sich


Änderungen in den Qualitäten ergeben (durch z.B. eine Zunahme des Mostgewichtes), lang-fristig sind auch Sortenverschiebungen oder neue Anbaugebiete denkbar. Auf manchen Standorten (schlechte Bodenwasserspeicherkapazität und zu geringer Wurzelraum) ist auch im Weinbau mit einer Zunahme des Trockenstresses (oder zunehmendem Bewässerungsbe-darf) zu rechnen. Auch Änderungen in der Produktionstechnik sind durch wesentlich frühere Erntetermine, mehr Hitzeperioden (z.B. weniger Laubentfernung - Laubbeschattung der Trau-ben), höheres Frostrisiko (Frostschutzmassnahmen) durch sehr frühe Vegetationsperioden, neues Schädlingsauftreten etc. zu erwarten. • Abnahme des Ertragspotentials im Grünland, Futterbau, Biomassproduktion : An Standorten ohne Grundwassereinfluss im Wurzelraum und ohne zusätzliche Beregnung wird das Ertragspotential bei Kulturen mit hohem Wasserbedarf (zugleich meist hohe Biomasspro-duktion) im Weinviertel zurückgehen. B - Generelle Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft und mögliche Anpassungsmassnahmen in ganz Niederösterreich

Allgemein

• Weitere Zunahme der mittleren Temperaturen um ca. 2°C in den nächsten 40 Jah-ren, allerdings saisonal unterschiedlich : im Sommer etwas stärker und im Winter etwas

schwächer. Das bedeutet eine räumliche Verschiebung der Temperaturzonen da die dieselbe Temperaturzone um 400m höher wandert. Extreme Hitzeperioden und Trockenheiten im

Sommer werden häufiger (ca. Vervierfachung).

• Deutliche Zunahme der Wasserverluste durch zunehmende Verdunstung.

• Gleichbleibende oder eine leichte Abnahme der Jahresniederschläge (regional eher eine Zunahme je näher man den Alpen ist (Alpenvorland), im Wald- und Weinviertel eher

eine Stagnation bis Abnahme um bis zu 20%). Auch hier saisonal unterschiedlich : Im Som-mer eine deutliche Abnahme, im Winter eine Zunahme. Die Extremniederschlagsereignisse

werden ebenfalls zunehmen.

• Zunahme der Dauer der Vegetationsperiode um 8 Tage/10Jahre in den nächsten Jahr-zehnten.

• Die Zunahme von klimatischen Extremereignissen (insbes. Hitzeperioden und Trocken-heit, aber auch Starkniederschlag, Frostschäden, möglicherweise Hagel) bewirkt generell eine Zunahme der jährlichen Ertragsschwankungen in der landwirtschaftlichen Produktion (egal ob

die mittleren Erträge zu- oder abnehmen).

• Die regionalen Unterschiede im Ertragspotential nehmen zu, aufgrund unterschiedli-cher Wasserversorgung (z.B. Bodenwasserspeichervermögen) generell. Standorte schlechter

Böden verlieren gegenüber Standorten mit guten Böden.


Ackerbau / einjährige Kulturpflanzen

• Sommerkulturen (Sommergetreide, Mais, Zuckerrübe, Sonnenblume, Kartoffel, usw.) werden zunehmend von Wassermangel bzw. Hitzestress und Trockenschäden betroffen sein und im Ertragspotential stagnieren bis zurückgehen (ausser bei Bewässerung), insbeson-

dere im Wald und Weinviertel und auf leichten Böden mit wenig Wasserspeicher.

• Winterkulturen (z.B. Winterweizen) werden im mittleren Ertragspotential eher leicht zunehmen, da sie die Winterfeuchte in den Böden besser nutzen.

• Mögliche Ausbreitung neuer Unkrautarten (in der Steiermark bereits beobachtet)

• Bei bewässerten Kulturen ein zunehmender Wasserbedarf, möglicherweise müssen

auch bisher nicht bewässerte Kulturen bewässert werden. (Beim Wasserbedarf in der Bewäs-serung spielt allerdings die Bewässerungsmethode eine grosse Rolle, hier gibt es in Österreich

noch grosse Einsparungspotentiale, welche diese Effekte kompeniseren könnte)

• Deutliche Änderungen bei Schädlingen und Krankheiten : Vor allem wärmeliebende Insekten könnten zunehmend Probleme bereiten (neue Schädlinge, raschere Ausbreitung oder

mehr jährliche Generationen). Beispiele : Engerlinge, Maiszünsler, Maiswurzelbohrer etc.. Pilzkrankheiten könnten in den trockeneren Regionen eher zurückgehen.

• Die Entwicklung der Pflanzen beschleunigt sich, damit werden auch an die Phänologie gebundene Arbeiten immer früher stattfinden (früherer Anbau, frühere Erntetermine, Ver-

schiebung bei den Pflegemassnahmen). Auch Änderungen in den Pflegemassnahmen sind denkbar (z.B. im Weinbau) oder auch zusätzliche Arbeit/Kosten durch mehr notwendige Be-wässerung. Durch heissere Sommer wird es insgesamt zwar mehr Feldarbeitstage geben, die Arbeitsspitzen werden aber immer früher stattfinden. Im Frühjahr kann es dadurch z.B. beim Anabu vermehrt Probleme bei der Bodenbefahrbarkeit geben, durch frühere Erntetermine im

Mittel wahrscheinlich kaum eine Verbesserung der Erntbedingungen usw..

Grünlandgebiete (mit Tierhaltung)

• Durch eine verlängerte Wachstumsperiode erhöht sich das Ertragspotential im Dau-ergrünland (mehr Schnitte möglich als bisher), vorausgesetzt dass die Wasserversorgung

im Sommer nicht limitierend wirkt. Die Grenze hierfür kann ungefähr bei 800 mm Jahresniederschlag angesetzt werden, wodurch

z.B. das Alpenvorland eher begünstigt, das Waldviertel eher benachteiligt sein wird. Auch hier spielt das Bodenwasserspeichervermögen eine zusätzlich wichtige Rolle.

• Auch im Grünlandbereich wird es eine Zunahme der jährlichen Ertragsschwankun-gen geben, wodurch ein erhöhter Lagerbedarf für Tierfutter (insbes. Heu, Silage) entsteht.

• Zunahme von Hitzeschäden im Grünland, auch in den niederschlagsreicheren Regionen.


• Mehr Hitzestress und Ausfälle durch Hitzetod bei Stalltieren, Leistungsabfall bei Hitz-perioden. Höhere Ansprüche insbes. an die Stallklimatisierung (ev. höhere Energiekosten oder

Umstellung auf Freilaufställe nötig).

• Auswirkungen auf die Futterqualität bzw. Grünlandartenzusammensetzung ungewiss.

Dauerkulturen (Weinbau, Obstbau, Biomasseproduktion)

• Verschiebung der Phänologie (Austrieb, Blüte, Reife) bzw. der damit verbundenen Ar-beiten zu früheren Zeitpunkten (im Mittel ca. 4 Tage pro Jahrzehnt).

• Zunahme der Spätfrostgefahr und der Gefahr starker Frostschäden im Frühjahr, insbe-

sondere in den Jahren mit sehr früh beginnender Vegetationsperiode. Frostschutzmassnahmen können dadurch an Bedeutung gewinnen.

• Regional möglicherweise mehr Gefahr durch Hagelschlag durch zunehmende Gewitter-

tätigkeit.

• Mehr Schadpotential durch Insekten, aber eher Rückgang von Pilzkrankeiten.

• Stärkere Bodenerosionsgefahr in Reihenkulturen mit offenem Boden durch mehr Starkniederschläge. Langfristig eine deutliche Akkumulation von Bodenstrukturschäden mög-

lich.

• Sorten- und Qualitätsverschiebungen insbes. im Weinbau denkbar. Langfristig auch eine Verschiebung von Anbauregionen denkbar.

• Zunehmender Bewässerungsbedarf auch bei Dauerkulturen (insbes. Obstbau, junge

Weinkuturen)

• Zunahme von Hitzeschäden und Trockenschäden, wo keine Bewässerung.

• Das Potential der Erträge in der Biomasseproduktion wird in den niederschlagsarmen Regionen (Waldviertel, Weinviertel) ähnlich wie beim Grünland eher zurückgehen, da diese

Kulturen einen relativ hohe Wasserbedarf haben. In den niederschlagsreicheren Regionen wird sich das Biomasseproduktionspotential absehbar verbessern.

Empfohlene Anpassungsmassnahmen in der Landwirtschaft (so-

wohl betrieblich als auch überbetrieblich)

• Der Ackerbau ist hinsichtlich seiner Anpassungsfähigkeit im Gegensatz zu anderen Pro-duktionssystemen (Grünland, Dauerkulturen) am anpassungsfähigsten (rascher Kulturarten- oder Sortenwechsel möglich), keine übrwiegend langfristig gebundenen Investitionen bzgl.

der Produktionsart.


• Grundsätzlich reduziert eine vielfältigere Produktion („mehrere Standbeine“) das Produktionsrisiko oder das Risiko von Totalausfällen, sowohl auf eine Region als auch auf

den Einzelbetrieb bezogen.

• Eine kleinstrukturierte Landwirtschaft ist in der Regel anpassungsfähiger, da flexib-ler.

• Langfristige Sicherstellung der Wasserversorgung für die landwirtschaftliche Bewäs-

serung, insbes. im Weinviertel / Marchfeld, tw. Waldviertel.

• Verbesserung der Effizienz bestehender Bewässerungssysteme birgt noch grosses Po-tential in Österreich („Mit weniger Wasser mehr Biomasse möglich „). Eventuell eine Föde-

rung von entsprechenden Investitionen denkbar.

• Verdunstungschutzmassnahmen jeglicher Art können den Wasserhaushalt wesentlich verbessern : Windschutzhecken, Mulchdecken, Reduzierte Bodenbearbeitung, Verbesserung

der Bodebstruktur, usw.

• Genügend Versicherungsmöglichkeiten für klimatische Extremereignisse oder Absi-cherung durch speziell eingerichtete Fonds falls die Versicherungen nicht mehr abdecken

können.

• Umstellung von Fruchtfolgen : In den trockenen Regionen mehr Winterungen als Som-merungen anbauen.

• Züchtung und Anbau neuer stresstoleranterer Sorten (Hitzestress, Trockenstress, Was-

serverbrauch)

• Anbau wärmeliebenderer (spätreifender) Sorten, die auch ein höheres Ertragspotential haben.

• Anpassung (Vorverlegung im Frühjahr, Verschiebung im Herbst) der Abautermine.

In niederschlagsreicheren Regionen zunehmend 2 Hauptfrüchte (z.B. Geteide) denkbar.

• Konsequente Schutzmassnahmen gegen Bodenerosion (möglichst wenig lange offene Bodenoberflächen)

• Nachdenken über Alternativen zur Grünlandproduktion in den Grenzregionen für

Grünland (diese Regionen werden als erstes und am ehesten betroffen sein).

Endbericht des Teilprojektes - imp.boku.ac.at · Niederösterreichisches Klimaprojekt –...

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