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Bodenfeuchte

Karte  (i)

Grundlagen

Die Bodenfeuchte ist ein wesentlicher Faktor bei der Wasserversorgung ackerbaulicher Pflanzen. Ist sie nicht ausreichend, sind zum Erhalt der Pflanzen Bewässerungsmaßnahmen erforderlich.

In der Vergangenheit kann im Jahresmittel von einer ausreichenden Bodenfeuchte ausgegangen werden. Für die Zukunft lassen die Ergebnisse der Klimaprojektionen keine einheitliche Entwicklung erkennen, da einige Modelle für die Anbaukulturen eine Zunahme der Bodenfeuchte, andere Modelle eine Abnahme zeigen. Da die Änderungen insgesamt gering ausfallen, kann auch zukünftig im Jahresmittel von einer ausreichenden Wasserversorgung ausgegangen werden. Dennoch kann weder in der Vergangenheit noch in der Zukunft ausgeschlossen werden, dass es in einzelnen Jahren beziehungsweise einzelnen Monaten zu Trockenstresssituationen für die Kulturen kommt, sodass gegebenenfalls Bewässerungsmaßnahmen notwendig sind.

Der Bodenwasserhaushalt spielt für die landwirtschaftliche Ertragsproduktion eine wesentliche Rolle. Im Folgenden wird die Bodenfeuchte in Prozent nutzbarer Feldkapazität (%nFK) dargestellt. Dabei kennzeichnet die nutzbare Feldkapazität die pflanzenverfügbare Wassermenge im Boden. Unterhalb von 50 %nFK muss mit Trockenstress für die Anbaupflanzen gerechnet werden; Werte über 100 %nFK geben eine Übersättigung des Bodens mit Wasser an (DWD 2015).

Datenbasis und Kartenerstellung

Die vorliegenden Karten wurden vom Deutschen Wetterdienst (DWD) mit Hilfe des Modells AMBAV (Agrarmeteorologisches Modell zur Berechnung der aktuellen Verdunstung) für 16 regionale Klimamodelle unter Zugrundelegung des A1B-Szenarios (vgl. IPCC 2000) berechnet. Die Simulationen der Entwicklung der Bodenfeuchte erfolgen dabei exemplarisch auf der gesamten Landesfläche für leichte, sandige Böden mit Wintergerstenanbau beziehungsweise für schwere, tonige Böden mit Zuckerrübenanbau. Die tatsächliche derzeitige Flächennutzung wurde somit nicht berücksichtigt.

Zum einen wird die aktuelle Situation für 1961-1990 (Referenzperiode) dargestellt; zum anderen erfolgte die Berechnung der Änderung des Bodenwassergehaltes für die Zeiträume 2021-2050 (nahe Zukunft) und 2071-2100 (ferne Zukunft) bezogen auf die Referenzperiode. Die Vorgehensweise zur Kartenerstellung ist detailliert im Kapitel Methodik beschrieben (vgl. DWD 2015).

Kartenbeschreibung

Zuckerrüben

Für die aktuelle Situation 1961-1990 zeigt sich, dass vor allem die bergigen Regionen Nordrhein-Westfalens – Eifel, Sauerland, bergisches Land und Weserbergland – sowie der nördliche Teil der westfälischen Bucht im Jahresmittel mit Werten von 85 bis über 100 %nFK eine hohe Bodenfeuchtigkeit aufweisen. In der niederrheinischen Bucht und im niederrheinischen Tiefland liegen die Werte mit 80 bis 85 %nFK leicht darunter. Insgesamt besitzt in der aktuellen Situation im Mittel über das Jahr NRW eine optimale Bodenfeuchte für den Zuckerrübenanbau auf schweren Böden (Abb. 1).

Die Ergebnisse der Zukunftsprojektionen geben keine eindeutige Entwicklung des Wasserhaushaltes vor. So zeigen die Ergebnisse des 15. und 50. Perzentils der Modellsimulationen sowohl für die nahe als auch für die ferne Zukunft mit Werten überwiegend zwischen -1,5 und -7,5 %nFK flächendeckend in NRW eine Abnahme der Bodenfeuchte an. Wohingegen die Werte des 85. Perzentils für die nahe Zukunft flächendeckend eine Zunahme der Bodenfeuchtigkeit bis zu 3 %nFK andeuten. Für die ferne Zukunft variieren die Ergebnisse des 85. Perzentils zwischen einer Zunahme bis 3 %nFK im Nordwesten NRWs und leichten Abnahmen bis zu 1,5 %nFK für Bereiche im Osten und Süden NRWs (Abb. 1).

Abbildung 1: Mittlere Bodenfeuchte für Zuckerrüben auf schwerem Boden in NRW im Zeitraum 1961-1990 sowie Änderung der Bodenfeuchte in den Zeiträumen 2021-2050 und 2071-2100 bezogen auf die Referenzperiode 1961-1990 unter Annahme des Szenarios A1B auf Basis eines Modellensembles (Datengrundlage: DWD)

Wintergerste

In der aktuellen Situation 1961-1990 zeigt die Bodenfeuchte bei leichten Böden und Wintergerstenanbau etwas geringere Werte als bei schweren Böden mit Zuckerrübenanbau. So weist das Sauer- und Siegerland mit Werten zwischen 85 und 100 %nFK die höchsten Werte auf. Die restlichen Mittelgebirge wie Eifel und Weserbergland sowie die nördliche westfälische Bucht zeigen Werte zwischen 80 und 85 %nFK. In der Niederrheinischen Bucht und im Niederrheinischen Tiefland liegen die mittleren jährlichen Werte der Bodenfeuchte hingegen unter 80 %nFK (Abb. 2). Dennoch ist in der aktuellen Situation die Bodenfeuchte für den Anbau von Wintergerste auf leichten Böden in NRW im Mittel über das Jahr ausreichend.

Für die Zukunftsprojektionen ist die Spanne der Ergebnisse bei der Änderung der Bodenfeuchte für Wintergerste mit Werten zwischen -7,5 und +1,5 %nFK etwas geringer als für Zuckerrüben, dennoch lässt sich auch hier kein eindeutiger Trend feststellen. Insgesamt zeigt sich jedoch ein ähnliches Bild wie für die Zuckerrüben. So wird für das 15. und 50. Perzentil für die nahe und ferne Zukunft eine Abnahme der Bodenfeuchte bis zu -7,5 %nFK projiziert. Das 85. Perzentil stellt für die nahe Zukunft eine leichte Zunahme der Bodenfeucht bis zu 1,5 %nFK dar, für die ferne Zukunft ein undifferenziertes Bild mit möglichen leichten Zu- und Abnahmen mit Werten zwischen -1,5 %nFK und +1,5 %nFK (Abb. 2).

Abbildung 2: Mittlere Bodenfeuchte für Wintergerste auf leichtem Boden in NRW im Zeitraum 1961-1990 sowie Änderung der Bodenfeuchte in den Zeiträumen 2021-2050 und 2071-2100 bezogen auf die Referenzperiode 1961-1990 unter Annahme des Szenarios A1B auf Basis eines Modellensembles (Datengrundlage: DWD)

Fazit

Somit gibt es weder für Zuckerrüben noch für Wintergerste einen einheitlichen Trend der Modelle, wie sich die Bodenfeuchte unter den angenommenen Klimabedingungen des A1B Szenarios entwickeln wird. Im Jahresmittel betrachtet nehmen die projizierten Änderungen sowohl bei Abnahmen als auch bei Zunahmen der Bodenfeuchte so geringe Werte an, dass eine ausreichende Bodenfeuchte gegeben zu sein scheint. Dennoch kann die Verteilung im Jahresverlauf deutlich schwanken und somit Beeinträchtigungen für die Wasserversorgung der Pflanzen mit sich bringen. Dementsprechend vorsichtig sind die Aussagen zu interpretieren.

Literatur

DWD – Deutscher Wetterdienst (Hrsg.) (2015): Deutscher Klimaatlas – Erläuterung der dargestellten Größen: Bodenfeuchte

DWD – Deutscher Wetterdienst (Hrsg.) (2015): Deutscher Klimaatlas: Erläuterungen – Bodenfeuchte

DWD – Deutscher Wetterdienst (Hrsg.): Modellbeschreibung AMBAV

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change (Hrsg.) (2000): SRES – Special Report Emissions Scenarios