Klimafolgemodelle für Schadorganismen in der Landwirtschaft: Schwerpunkt Biolandbau und Agrarökologie

• Forschungsstelle: BLW
• Projektnummer: 16.13

Schlüsselwörter (Deutsch)

Klimamodelle, Schädlinge, Pflanzenschutzstrategien, Agrarökologie

Schlüsselwörter (Englisch)

climate models, pests, plant protection strategies, agroecology

Schlüsselwörter (Französisch)

modèles climatiques, ravageurs, stratégies de protection des plantes, agroécologie

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Der Klimawandel wird einen zunehmenden Schaderregerdruck in der Landwirtschaft zur Folge haben. Klimafolgemodelle ermöglichen vorausschauend eine Risikoanalyse durchzuführen und Anpassungsmassnahmen zu prüfen. Die globalen Klimaszenarien sind nicht präzis genug, um daraus den lokalen Einfluss auf Insekten genau zu bestimmen. In einem früheren Projekt wurde diese Lücke geschlossen.

Der Themenschwerpunkt Landwirtschaft ist Teil des National Centre for Climate Services (NCCS). Das Projektziel ist die Simulation der Entwicklung und Verbreitung ausgewählter Schadorganismen unter zukünftigen Klimabedingungen. Die Klimafolgemodelle werden mit Hilfe von statistischen und prozessbasierten Populationsmodellen ausgearbeitet und berücksichtigen die Beziehung zwischen Wirtspflanze und Schadorganismen. Dazu sollen relevante Insekten aus verschiedenen Produktionssektoren vertreten sein. Der Themenschwerpunkt stellt somit die nötigen praxisrelevanten Informationen zur Anpassung von Pflanzenschutzstrategien unter zukünftigen Klimabedingungen bereit.

Das Projekt wird nötigen biologischen Grundlagen erarbeiten, bei der Weiterentwicklung der Klimafolgemodelle mithelfen und bei der Modellierung für weitere Schadorganismen Unterstützung bieten. Ein Fokus wird dabei auf Biolandbau und Agrarökologie liegen, da solche Landnutzungsformen ein hohes Potential für die Anpassung an den Klimawandel aufweisen.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Teil 1: Anwendung von Klimaszenarien: Zeitlich und räumlich hochaufgelöste Klimadaten

• Die räumlich hochaufgelösten Klimaszenarien CH2011 wurden erfolgreich für die bioklimatische Modellierung der Verbreitung und saisonalen Phänologie von invasiven gebietsfremden Schadinsekten verwendet (Teil 2b).

• Die neuen Klimaszenarien CH2018 für die Schweiz auf Basis Standorte wurden für die Teile 2a (Apfelwickler) und 2c (Temperatursummen für einheimische Schadinsekten) verwendet.
• Im Rahmen des Forschungsprojektes konnte die Kompetenz in der Anwendung von Klimaszenarien für Klimafolgemodelle erweitert werden als Basis für Nachfolgestudien.

  Teil 2: Weiterentwicklung Simulation der Populationsdynamik des Apfelwicklers

• Die Gebiete, in denen eine dritte Raupengeneration mit hoher Wahrscheinlichkeit auftreten könnte, werden sich in der Zukunft auf das zentrale Mittelland, das Drei-Seen-Land, die Region um den Genfer See und das Rheintal ausdehnen, auch unter Annahme eines klimastabilisierenden Emissionsszenarios (RCP3PD; Abb. 2). Wesentlich grösser, die ganze Obstanbaufläche der Schweiz einschliessend, wird das potentielle Ausbreitungsgebiet einer dritten Raupengeneration unter Annahme von Emissionsszenarien, die keine mindernde Intervention vorsehen (A1B und A2).
• Ob eine dritte Generation des Apfelwicklers tatsächlich Schäden verursachen kann, hängt allerdings davon ab, ob die Raupen dieser Generation auch noch Äpfel am Baum finden, die sie befallen können. Letztendlich bestimmt also die phänologische Entwicklung der Wirtspflanze die effektive Gefahr eines Befalls, und diese unterscheidet sich stark, je nachdem, ob es sich um früh- oder spätreifende Apfelsorten handelt. Resultate unserer Analysen zeigen zum Beispiel, dass heute in der Südschweiz die Wahrscheinlichkeit eines Schadens durch eine dritte Raupengeneration des Apfelwicklers nur bei der spätreifenden Sorte Golden Delicious bei über 50 % liegt, während bei der früher reifenden Apfelsorte Gala die Wahrscheinlichkeit bei nur etwa 10 % liegt. In Zukunft wird sich die Wahrscheinlichkeit eines Befalls durch eine dritte Raupengeneration vor der Ernte für beide Apfelsorten erhöhen. Dennoch bleibt sie bei der Sorte Gala geringer als bei der Sorte Golden Delicious. Bei der sehr früh reifenden Sorte Gravensteiner, die heute fast ausschliesslich in der Nordschweiz angebaut wird, bleibt die Wahrscheinlichkeit eines Schadens durch eine dritte Raupengeneration des Apfelwicklers vor der Ernte sogar bis Ende des Jahrhunderts vernachlässigbar klein. Dies hebt die zukünftige Rolle der standortangepassten Sortenwahl und der Züchtung für die Minderung des Schadenpotentials durch Insekten hervor.
• Temperatursummen sind ein wichtiges Instrument um effizient wichtige Entwicklungsstadien von Schadinsekten zu simulieren und eignen sich deshalb auch für Klimafolgemodelle. Insbesondere bei Temperatur sensitiven Schadinsekten ist eine Berechnung von Temperatursummen auf stündlicher Basis essentiell für die genaue Prognose der Entwicklungsstadien. Häufig wird der Tagesgang der Temperatur vereinfacht mit Mittelwerten oder einer Sinuskurve simuliert. R. Felber, Agroscope, hat ein häufig benutztes komplexes nicht-lineares Modell (5) für die Simulation der täglichen Temperaturvariation für die Schweiz validiert. Wir konnten aufzeigen, dass ein Vergleich der Temperatursumme von 800°DD (Basis 10°C) abgeschätzt mit dem Modell und mit den stündlichen beobachteten Temperaturdaten innerhalb von ± 3 Tagen liegt. Mit dem Modell können Temperaturdaten räumlich und zeitlich hochaufgelöst verarbeitet werden und dienen als Basis für Klimafolge Studien bei Pflanzen und Insekten.