Agriculture under climate change: analysis of impacts and implications for adaptation

• Research unit: AGS
• Project number: 14.41.1.2

Key words (English)

Climate change, climate suitability, extreme events, production risks, N deposition, cropping systems, grassland, alpine ecosystems

Short description (German)

Es ist davon auszugehen, dass die klimatischen Bedingungen sich in Laufe der kommenden Jahrzehnte merkbar ändern werden. Eine weitere Erhöhung der Temperatur um bis zu 3°C bis 2050 wird als sicher betrachtet, aber auch eine deutliche Abnahme der Sommerniederschläge scheint ab 2050 sehr wahrscheinlich. Zusammen mit den Änderungen der mittleren Temperatur und des Niederschlagsregimes ist auch eine Änderung der Wetterextreme zu erwarten. Überdies ist mit einer Zunahme des anorganischen Stickstoffeintrags aus der Atmosphäre zu rechnen, welcher insbesondere für halbnatürlichen, alpinen Grünlandökosysteme von Bedeutung sein könnte. Diese Veränderungen werden sich auf die Produktivität der Nutzpflanzen auswirken.

Das Tätigkeitsfeld hat das Ziel, Grundlagen für die Beurteilung von Klimaauswirkungen zu erarbeiten und Folgerungen für die Anpassung abzuleiten. Drei thematische Schwerpunkte stehen im Zentrum der Forschungsarbeiten
1.   Evaluation von standortspezifischen klimatischen Ertragspotentialen von Ackerkulturen, Grünland und Spezialkulturen
2.   Beurteilung von Produktionsrisiken durch Wetter- und Witterungsextreme, insbesondere solche die durch extreme Trockenheit hervorgebracht werden
3.   Untersuchung der Auswirkungen von erhöhten N-Eintrag und Temperatur auf die Ökologie von alpinen Wiesen

Das Tätigkeitsfeld leistet einen Beitrag zum thematischen Schwerpunkt „Klimaschutz und Klimawandel“, spezifisch zum Kernthema „Anpassungsstrategien an Klimawandel“, und zur Klimastrategie des BLWs (Stichwort „Wissen ausbauen“, Teilziele „Standorteignung“, „Starkniederschläge“, „Trockenheit“, „Hitzestress“). Zudem leistet es einen Beitrag zur Festlegung von Reduktionszielen für Schadstoffemissionen in Europa durch die „Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution“ (CLRTAP) der „United Nations Economic Comission on Europe“ (UNECE).

Project aims (German)

Gesamtziel: Erarbeiten von Grundlagen für die Beurteilung der Auswirkungen des Klimawandels auf die Produktivität von Ackerkulturen und dem Grünland und für die Erkennung des daraus resultierenden Handlungsbedarf.

Aus der oben aufgeführten Problemstellung ergeben sich folgende Teilziele:
1.   Bewertung des klimatischen Ertragspotentials von Ackerkulturen, Grünland und Spezialkulturen (am Beispiel Weinbau) unter heutigen und zukünftigen Klimabedingungen.
2.   Modellunterstützte und statistische Untersuchung der Auswirkungen von Extremereignissen auf das Produktionspotential von Ackerkulturen und dem Gründland.
3.   Identifizierung von kritischen Grössen für den atmosphärischen Eintrag von Stickstoff (Critical Load) in halb-natürliche (sub-) alpine Grasland-Ökosysteme vor dem Hintergrund von Klimaerwärmung und sich ändernden Niederschlagsmustern.

Knowlegde improvements / Publications (German)

Achermann, B. & Bobbink, R. (2003). Empirical Critical Loads for Nitrogen. Environmental Documentation No. 164, BUWAL

Bassin S., Volk M., Fuhrer J. 2013. Species composition of subalpine grassland is sensitive to nitrogen deposition, but not to ozone, after seven years of treatment. DOI : 10.1007/s10021-013-9670-3.

Blanke V., Bassin S., Volk M. & Fuhrer J. (2012). Nitrogen deposition effects on subalpine grassland: The role of nutrient limitations and changes in mycorrhizal abundance. Acta Oecologica 45, 57-65.

Calanca P. (2007). Climate change and drought occurrence in the Alpine region: how severe are becoming the extremes? Global and Planetary Change 57: 151–160

Calanca P. & Holzkämper A. (2010) Agrarmeteorologische Bedingungen im Schweizer Mittelland von 1864 bis 2050. Agrarforschung Schweiz 1(9), 320–325

Calanca P., Smith P., Holzkämper A. & Ammann C. (2011). Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie. Agrarforschung Schweiz 2(4): 176–183

CH2011 (2011). Swiss Climate Change Scenarios CH2011. Published by C2SM, MeteoSwiss, ETH, NCCR Climate, and OcCC. Zurich, Switzerland, 88 pp.

Fuhrer J. & Jasper K. (2009). Bewässerungsbedürftigkeit in der Schweiz. Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, Zürich, 74 S.

Fuhrer J. (2012). Bewässerungsbedarf und Wasserdargebot unter heutigen und künftigen Klimabedingungen. Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, Zürich, 48 S.

Galloway J.N. et al. (2004). Nitrogen cycles: past, present, and future. Biogeochemistry 70, 153–226

Holzkämper A., Calanca P. & Fuhrer J. (2012). Statistical crop models: predicting the effects of temperature and precipitation changes. Climate Research 51, 11–21.

Holzkämper A., Calanca P. & Fuhrer J. (2013). Identifying climatic limitations to grain maize yield potentials using a suitability evaluation approach. Agricultural and Forest Meteorology 168, 149– 159.

Jeanneret F. & Vautier P. (1977). Kartierung der Klimaeignung für die Landwirtschaft der Schweiz. Geographica Bernensia, Band 6, 108 S.

Smith P., Calanca P. & Fuhrer J. (2012) A simple scheme for modeling irrigation water requirements at the regional scale applied to an Alpine river catchment. Water 2012, 4, 869-886; doi:10.3390/w4040869

Customers / Reporting (German)

• BLW Direktionsbereich Strategie und Evaluation
• BAFU Sektion Luftqualität & Abteilung Klima
• Convention on Longrange Transboundary Air Pollution der UNECE: International Cooperative Programme ‚Vegetation‘
• OcCC/ProClim
• MeteoSchweiz
• Agridea; Landwirtschaftliche Bildungs- und Beratungszentren (z.B. Plantahof)
• Nationale und internationale Forschungspartner

Die Ergebnisse der Klimaeignungsbewertung sollen in Form von Karten mit dazugehöriger Dokumen-tation veröffentlicht werden. Darüber hinaus sollen aus dem Projekt gewonnene Erkenntnisse bezüg-lich Klimaeignung und Anpassung an den Klimawandel auch in Agroscope-internen, nationalen und internationalen Zeitschriften publiziert werden.
Ende 2014 wird zum Abschluss des BAFU-Projekts „AlpGrass“ ein Schlussbericht erstellt, sowie dem International Cooperative Programme ‚Vegetation‘ über den Fortschritt des Experiments und die ersten Resultate rapportiert.