IrriGrass: Anforderungen an eine Bewässerung des österreichischen Grünlandes unter veränderten Klimabedingungen

Die Landwirtschaft gilt weltweit und auch in Österreich als einer der am stärksten vom Klimawandel betroffenen Sektoren. So reagiert die landwirtschaftliche Produktion nicht nur sehr empfindlich auf Veränderungen der mittleren Klimaparameter, sondern vor allem auf Wetterextreme wie beispielsweise Trockenheit oder Starkniederschläge. In Österreich gibt es aufgrund der Topographie starke klimatische Gradienten und damit verbunden eine hohe räumliche Variabilität und Differenzierung der Anbau- und Bewirtschaftungssysteme, die im Zuge des Klimawandels komplexe und schwerwiegende Verschiebungen der wetterbedingten landwirtschaftlichen Produktionsbedingungen erwarten lassen. Das Grünland mit etwa der Hälfte der landwirtschaftlichen Nutzfläche ist die dominierende Kulturart im Berggebiet und aufgrund seines relativ hohen Wasserbedarfs besonders vulnerable, wenn es aufgrund der prognostizierten Temperaturzunahme und ungleichmäßigen Verteilung von Niederschlägen in diesen Regionen verstärkt zu Dürreperioden kommt. So traten bereits in den letzten Jahren in den verschiedenen Grünlandregionen Österreichs immer wieder Dürreperioden auf, die teilweise zu erheblichen Ertragseinbußen führten. Gerade der Alpenraum gilt als besonders anfällig für den Klimawandel, eine rechtzeitige Anpassung ist daher von größter Dringlichkeit. Im Vergleich zu vielen intensiv genutzten Grünlandflächen in Europa gibt es in Österreich eine große Vielfalt an Bewirtschaftungsformen, die größtenteils auf traditionellen, nachhaltigen und ökologisch standortangepassten Prinzipien beruhen. In vielen Fällen wird bewusst auf eine Produktionsmaximierung verzichtet und der multifunktionalen Bedeutung des Grünlandes ein hoher Stellenwert eingeräumt. Der Erhalt einer flächendeckenden Bewirtschaftung mit entsprechender Vielfalt ist daher von hohem sozialen, aber auch von ökologischem Interesse.

Die unmittelbare Abhängigkeit der Grünland- und Viehwirtschaft von der Bereitstellung ausreichender Raufuttermengen für eine kontinuierliche Versorgung des Viehbestandes wirft die Frage auf, ob die derzeitige Form der Grünlandbewirtschaftung ausreichend resilient gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels ist. Stehen Überschüsse in benachbarten Regionen zur Verfügung, können Verluste bis zu einem gewissen Grad und meist zu hohen Kosten durch Futterzukauf kompensiert werden, doch bei großflächigen und extremen Dürre- oder Verbundereignissen mit massiven Ertragsausfällen bleibt als Sofortmaßnahme nur die Anpassung des Viehbestandes. Die Reduktion des Viehbestandes bedeutet jedoch einen schwerwiegenden und langfristigen Eingriff in die Bewirtschaftung eines auf Kreislaufwirtschaft basierenden Betriebes mit erheblichen negativen wirtschaftlichen Auswirkungen. Um dem Risiko wiederkehrender und extremer Trockenperioden zu begegnen, sind also geeignete Anpassungsmaßnahmen erforderlich.

Wie die Erfahrungen von Landwirten in anderen Alpenländern zeigen, ist die unterstützende Bewässerung eine mögliche Option, um Trockenperioden mit ihren negativen Auswirkungen auf die Grünlanderträge zu überbrücken und Ertragsausfälle zu verhindern. Obwohl in Österreich noch kaum genutzt, sind Beregnungsanlagen in einigen Grünlandregionen der Alpen wie in Südtirol oder in der Schweiz häufig anzutreffen, wenngleich auch hier nur wenige Forschungsergebnisse im Zusammenhang mit der Bewässerung von Grünland zur Verfügung stehen. Insbesondere die Untersuchung des Zusammenspiels von pflanzen-/ökosystemphysiologischen und hydrologischen Aspekten liefert wichtige Entscheidungsgrundlagen für die Art, Menge, Dauer und den Zeitpunkt von grünlandspezifischen Bewässerungsmaßnahmen. Von besonders großem Interesse ist es, wie sich die Rahmenbedingungen in einem zukünftigen Klima verändern werden und wie sich diese auf den potentiellen Wasserbedarf von Grünland und die damit verbundenen Bewässerungsparameter auswirken. Daher ist eine detaillierte Kenntnis des potenziellen Wasserbedarfs für optimale Biomasseerträge und damit zusammenhängende optimierte Bewässerungspläne und -optionen unter Berücksichtigung einer möglichst effektiven Nutzung der Wasserressourcen von größter Bedeutung für die Entwicklung nachhaltiger Anpassungsstrategien für das produktive Grünland. Das vorliegende Projekt stellt sich diesen Herausforderungen, indem es folgende Forschungsfragen zu beantworten sucht:

• Wie wirken sich verschiedene Bewässerungsoptionen auf den Ertrag und die Qualität von Grünlandbestanden aus?

Ziel ist die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen wasserstressbedingten Ertragsdefiziten und eines Bewässerungsregimes, dass dafür geeignet ist, Trockenperioden zu überbrücken. Die Kenntnis von Bewässerungsoptionen, die der Erhaltung eines gewissen Mindestertrags dienen, ist Voraussetzung für eine effiziente und ressourcenschonende Wassernutzung und bildet damit eine Planungsgrundlage für die Errichtung einer geeigneten Bewässerungsinfrastruktur.

• Wie wirkt sich ein zukünftiger Temperaturanstieg im Rahmen der Klimaerwärmung in Kombination mit einer erhöhten atmosphärischen CO2-Konzentration auf den Wasserbedarf eines typischen Grünlands aus, das unterschiedlich starkem Wasserstress ausgesetzt ist?

Im Rahmen des vorliegenden Projekts wird die einzigartige ClimGrass-Versuchsanlage mit der Möglichkeit, Klimaerwärmung, erhöhtes CO2 (Free Air CO2 Enrichment - FACE) und Trockenheit zu simulieren, genutzt. Damit können ökosystem- und pflanzenphysiologische Untersuchungen durchgeführt werden, deren Ziel die Evaluierung von Produktivität, Wassernutzungseffizienz und Wasseraufnahme der Pflanzen ist. Mit dieser Versuchsanlage ist es möglich, Grünland gleichzeitig den aktuellen und zukünftigen Klimabedingungen auszusetzen und alle Reaktionen des Pflanzenbestandes (Ertrag, Qualität, Phänologie, Zusammensetzung) auf die unterschiedliche Trockenstressintensität direkt miteinander zu vergleichen.

• Wie unterscheidet sich der Wasserbedarf unter heutigen und zukünftigen Klimabedingungen von Grünlandgemeinschaften, die einerseits auf Produktivität und andererseits auf Trockentoleranz optimiert sind?

Alle Behandlungen und Untersuchungen werden auf zwei unterschiedlichen Pflanzenbeständen, deren Sortenspektrum auf die wichtigsten Bestandesbildner eingeschränkt wurde, durchgeführt. Einerseits handelt es sich um eine traditionell bevorzugte und leistungsfähige Sortenzusammensetzung und andererseits um eine Mischung aus trockenheitstoleranten Arten. Damit soll das Potenzial einer angepassten Arten- und Sortenauswahl bei der Zusammenstellung einer Grünlandmischung für eine Bewässerung unter aktuellen und zukünftigen Klimabedingungen untersucht werden.

Eine wichtige Voraussetzung für die Planung von effizienten Bewässerungssystemen ist die möglichst umfassende Kenntnis über notwendige Wassermengen, deren Dosierung und Ausbringungszeitpunkte. Um die Grünlandflächen, die einer zunehmend häufigeren und intensiveren Trockenheit ausgesetzt sind, in ihrer Leistungsfähigkeit zu erhalten, ist die Bewässerung als Überbrückung von extremer Dürre und der Vermeidung von damit einhergehenden Ertragsausfällen eine geeignete Anpassungsmaßnahme, wie es Beispiele in Südtirol und der Schweiz zeigen. In den letzten Jahren mehren sich die Anfragen von Landwirten, wie sie Bewässerungssysteme für Grünland umsetzen sollen und welche Rahmenbedingungen dabei zu beachten sind. Der Informationsbedarf dahingehend ist groß, da es kaum wissenschaftliche Untersuchungen zum Thema Grünlandbewässerung gibt. Das vorliegende Projekt dient dazu, Zusammenhänge zwischen Klimawandel, Biomasseentwicklung, Qualität, Wasserbedarf und Ertragssicherung zu untersuchen, um der landwirtschaftlichen Praxis entsprechende Handlungsempfehlungen an die Hand geben zu können.