DryGrass: Auswirkungen von Trockenheit und Hitze auf die Produktivität und Biogeochemie des Ökosystems Dauergrünland

Mit der Klimaveränderung werden sich in den nächsten Jahrzehnten die Standortbedingungen für die Landbewirtschaftung in vielen Regionen Österreichs stark verändern und unter anderem Auswirkungen auf die österreichische Grünlandwirtschaft haben. Im besonders vulnerablen Alpenraum ist diese Form der Bewirtschaftung klimatisch und topografisch benachteiligter Flächen mit mehr als 95 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche von herausragender Bedeutung. Veränderungen in der Produktivität von Grünland haben direkte Auswirkungen auf die Verwertung des Grünlandes in der regionalen Milch- und Fleischproduktion und erfordern deshalb möglichst frühzeitige und effektive Anpassungen, wenn eine flächendeckende Bewirtschaftung und deren Einbettung in die alpine Kulturlandschaft langfristig erhalten bleiben sollen. Grünlandbestände liefern mit ihrem kontinuierlichen Wachstum über die ganze Vegetationsperiode hinweg Erträge für Weidetiere oder im Rahmen einer standortangepassten Schnitthäufigkeit als Mähwiesen Futterkonserven in Form von Heu oder Silage. Eine wichtige Voraussetzung für das optimale Wachstum der Gräser, Kräuter und Leguminosen in einem solchen Grünlandbestand ist eine ausreichende und gleichmäßige Wasserversorgung, da Grünland vergleichsweise viel, mindestens 700 bis 800 mm Jahresniederschlag, benötigt.

Unterschiedlichste Klimaszenarien verweisen auf eine mehr oder weniger deutliche Temperaturzunahme bei nicht eindeutigen Niederschlagtrends. Auch wenn sich die Jahresniederschlagssumme in der überwiegenden Zahl der Klimaszenarien kaum in eine bestimmte Richtung verändert, ist in den letzten Jahren eine signifikante Abnahme der Zahl der Tage mit moderatem Niederschlag bei gleichzeitiger Zunahme der Zahl der Starkniederschlagsereignisse zu verzeichnen. Dieser Trend einer ungleichmäßigen Verteilung von Niederschlägen über die Vegetationsperiode und einer Zunahme von Extremereignissen wird anhalten und sich mit großer Wahrscheinlichkeit verstärken. Grünland wird unter diesen Bedingungen in Zukunft nicht mehr kontinuierlich mit Wasser versorgt werden können und wie viele andere landwirtschaftliche Kulturen unter intensiveren und längeren Trockenperioden zu leiden haben. Neben häufigeren Trockenperioden auch in bisher ausreichend mit Wasser versorgten Regionen ist eine signifikante Zunahme der Hitzetage zu beobachten, die in Kombination mit Trockenheit zu signifikanten Ertragseinbußen führt.

Von 2013 bis 2024 wurden die Auswirkungen der klimatischen Veränderungen auf das Ökosystem Grünland am Standort Raumberg-Gumpenstein im Rahmen des Freilandexperimentes ClimGrass intensiv erforscht. Ziel des Nachfolgeprojektes DryGrass ist es, die Auswirkungen zunehmender Trockenheit und Hitzewellen auf die österreichische Grünlandwirtschaft systematisch zu untersuchen und darauf aufbauend wissenschaftlich fundierte Anpassungsstrategien zur Sicherung der Produktivität und Stabilität von Grünlandökosystemen unter zukünftigen Klimabedingungen zu entwickeln. Dabei wird ein langfristiger, interdisziplinärer Forschungsansatz verfolgt, der pflanzenbauliche, bodenkundliche, hydrologische und klimabezogene Prozesse integriert und durch

gezielte Dürre- und Hitzeexperimente Veränderungen in diesen Prozessen analysiert. Damit leistet das Projekt einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis dafür, wie empfindlich unterschiedliche Grünlandtypen auf klimatische Extremereignisse reagieren und welche Faktoren ihre Vulnerabilität bestimmen. Daraus sollen Empfehlungen für angepasste Nutzungssysteme und eine standortgerechte Bestandesführung abgeleitet werden, die Ertragsverluste unter zukünftigen Klimabedingungen minimieren, die Stabilität der Grünlandproduktion sichern und die Resilienz von Grünland gegenüber Trocken- und Hitzestress erhöhen.

Wie bereits im Vorgängerprojekt ClimGrass wird auch in DryGrass ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, der biogeochemische Prozesse gemeinsam betrachtet und mit Hilfe von Lysimetern, Bodengasmesssystemen, Mesokosmen und einer kontinuierlichen Erwärmung Wechselwirkungen zwischen Pflanzenbestand, Boden, Wasserhaushalt und Gasflüssen im Grünlandökosystem umfassend untersucht. Mit der methodischen Erweiterung, um Extremereignisse wie Dürre und Hitze detaillierter zu untersuchen, schafft DryGrass eine einzigartige Forschungsplattform, um klimabedingte Veränderungen im Grünland nicht isoliert, sondern im Kontext des gesamten Ökosystems zu analysieren und neue wissenschaftliche Fragestellungen interdisziplinär zu bearbeiten und dabei folgende Zielsetzungen zu verfolgen:

• Quantifizierung der Effekte von Trocken- und Hitzestress auf Ertrag, Futterqualität, Bestandesentwicklung und Artenzusammensetzung unterschiedlicher Grünlandnutzungssysteme.
• Untersuchung der Auswirkungen klimatischer Extremereignisse auf Bodenwasserhaushalt, Nährstoffdynamik und Bodenleben.
• Analyse der Wechselwirkungen zwischen Nutzungssystem, Klimaextremen und ökosystemaren Prozessen im Grünland.
• Identifikation von Bewirtschaftungsstrategien, die die Resilienz und Produktivität von Grünland unter zunehmendem Trocken- und Hitzestress erhöhen.
• Bereitstellung einer langfristigen experimentellen Forschungsplattform für weitere Forschungsprojekte zur interdisziplinären Untersuchung von Klimafolgen im Grünland.

Der Fokus in DryGrass liegt auf grundlagen- und systemorientierter Forschung unter kontrollierten experimentellen Bedingungen als Voraussetzung für eine darauf aufbauende Beratung und Umsetzung in der landwirtschaftlichen Praxis. Die experimentellen Klimamanipulationen basieren auf bestehenden Klimaszenarien bzw. Witterungsanalysen und dienen der Untersuchung ökosystemarer Reaktionen, nicht der Klimaprojektion selbst. Eine umfassende ökonomische Analyse der untersuchten Nutzungssysteme ist nicht Gegenstand des Projektes, weshalb wirtschaftliche Aspekte nur indirekt im Kontext der Produktivität betrachtet werden. Ebenso wird mit in der Praxis etablierten und nutzungsangepassten Pflanzenbeständen gearbeitet, deren Anpassung auf Arten- und Sortenebene nicht Gegenstand des geplanten Projektes ist. Zudem werden andere Extremereignisse wie Starkniederschläge, Frostereignisse oder Überschwemmungen in DryGrass nicht untersucht, da der Schwerpunkt explizit auf Trockenheit und Hitzewellen sowie deren Kombination liegt.

Die österreichische Grünlandwirtschaft steht bereits heute aufgrund des Klimawandels vor erheblichen Herausforderungen. Zunehmende Trockenperioden, eine steigende Anzahl an Hitzetagen sowie eine ungleichmäßigere Niederschlagsverteilung führen vor allem in den Grünlandgrenzregionen und inneralpinen Trockenlagen zu wachsenden Produktionsrisiken. Grünland bildet nicht nur die wichtigste Futtergrundlage für die Viehwirtschaft in Österreich und ist damit von hoher wirtschaftlicher Relevanz, sondern hat auch eine große ökologische und als prägendes Kulturlandschaftselement eine hohe gesellschaftliche Bedeutung.

Vor diesem Hintergrund besteht ein akuter Bedarf an praxisnahen, wissenschaftlich abgesicherten Erkenntnissen darüber, wie Grünlandnutzungssysteme unter veränderten Klimabedingungen stabil, produktiv und nachhaltig erhalten werden können. DryGrass liefert belastbare Daten darüber, wie stark unterschiedliche Grünlandnutzungssysteme auf Trockenheit und Hitze reagieren, welche Schnittsysteme unter Klimastress stabilere Erträge ermöglichen und unter welchen Bedingungen die Regeneration nach Extremereignissen gelingt. Diese Erkenntnisse sind essenziell, um die Futterversorgung von Tierhaltungsbetrieben langfristig abzusichern und Ertragsschwankungen besser abfedern zu können.

Die Ergebnisse des Projektes liefern Daten für die landwirtschaftliche Beratung und die Aus- und Weiterbildung. Beratungseinrichtungen, Landwirtschaftskammern und Fachschulen benötigen wissenschaftlich abgesicherte Grundlagen, um Betriebe bei Anpassungsmaßnahmen kompetent zu unterstützen.

DryGrass stellt dafür langjährige, experimentell erhobene Datensätze, systematisch vergleichbare Nutzungsszenarien und nachvollziehbare Wirkzusammenhänge zwischen Klima, Nutzung und Produktivität zur Verfügung. Diese Ergebnisse können direkt in Beratungsunterlagen, Schulungen und Weiterbildungsangebote integriert werden und erhöhen die Qualität des Wissenstransfers zwischen Forschung und Praxis.

Die Gestaltung zukünftiger Förderinstrumente, Umweltprogramme und Anpassungsstrategien erfordert belastbare Informationen darüber, welche Grünlandnutzungssysteme unter Klimawandelbedingungen langfristig tragfähig sind, wo besondere Risiken für Ertragsverluste bestehen und welche Managementoptionen ökologisch und produktiv sinnvoll sind. DryGrass liefert wissenschaftliche Grundlagen für die Weiterentwicklung agrarpolitischer Maßnahmen in den Bereichen Klimaanpassung, nachhaltige Landnutzung und Sicherung der landwirtschaftlichen Produktion im ohnehin benachteiligten Grünlandgebiet.

Grünland erfüllt neben der Futterproduktion zahlreiche weitere Funktionen, darunter Bodenschutz, Wasserspeicherung, Kohlenstoffspeicherung und Biodiversitätserhalt. Klimabedingte Stressoren können diese Leistungen erheblich beeinträchtigen.

Durch den interdisziplinären Ansatz trägt DryGrass dazu bei, Nutzungssysteme zu identifizieren, die sowohl produktiv als auch ökologisch stabil sind, Zielkonflikte zwischen Ertragssicherung und Ökosystemfunktionen besser zu verstehen und nachhaltige Bewirtschaftungsformen unter Klimawandelbedingungen zu unterstützen. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur langfristigen Sicherung multifunktionaler Grünlandökosysteme in Österreich.