Die Landwirtschaft ist nicht nur einer der größten Verursacher des Klimawandels, sondern auch mit am stärksten davon betroffen. Weltweit gehören steigende Temperaturen zu den Hauptfaktoren für Ertragsminderungen.
Der Agrarsektor steht daher vor der großen Herausforderung, sich an den Klimawandel anzupassen, um zukünftig die Ernährung zu sichern. Der Einsatz angepasster Sorten kann dazu einen wesentlichen Beitrag leisten, wie ein internationales Team um den LMU-Geographen Dr. Florian Zabel in einer Simulationsstudie zeigt. Die Wissenschaftler haben für vier verschiedene Klimaszenarien simuliert, welchen Effekt der Klimawandel auf die globale Produktion von Mais, Reis, Soja und Weizen hat und welchen Einfluss die Verwendung lokal angepasster Sorten auf die Erträge hätte.
Die unterschiedlich sozioökonomischen Entwicklungen
Die Szenarien bilden unterschiedliche sozioökonomische Entwicklungen ab, die Temperaturanstiege zwischen 1,4 und 3,9°C im globalen Mittel zur Folge haben.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir uns zumindest bei moderater Erwärmung bis zum Ende des Jahrhunderts insgesamt gut an den Klimawandel anpassen und weltweit die Erträge sogar um fast 20 Prozent steigern könnten. Dazu trägt auch bei, dass der steigende CO2-Gehalt in der Atmosphäre für einige Nutzpflanzen einen positiven Effekt haben kann", sagt Zabel.
Starke Erderwärmung gefährdet Anpassung
Wenn die Erwärmung im Rahmen der Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens bei unter 1,5°C bleibt, können gemäß der Simulationen 85 Prozent der derzeitigen Anbaufläche mit bereits bestehenden Sorten optimal bewirtschaftet werden.
Je stärker die Erwärmung ausfällt, desto mehr neue Sorten werden benötigt und desto höher ist auch das Risiko, dass keine lokal angepasste Sorte zur Verfügung steht. "Im Szenario mit der stärksten Erwärmung, würden wir auf bis zu 40 Prozent der globalen Anbaufläche neue Sorten benötigen, die teilweise Eigenschaften aufweisen müssten, die es heute noch nicht gibt.", sagt Zabel. Brisant ist dabei, dass dies auch einige hochintensive Anbauregionen betrifft, wie beispielsweise den amerikanischen Corn Belt, das weltweit wichtigste Anbaugebiet für Mais.
Wenig Niederschlag verhindert Sortenanpassung
"Zudem gibt es einige Regionen, in denen eine Sortenanpassung zum Beispiel auf Grund von reduzierten Niederschlagsmengen und Trockenheit nicht möglich sein wird", sagt Zabel. Dazu gehören zum Beispiel die Türkei, Nordostbrasilien, Texas, Kenia, oder Teile Indiens. Besonders hohe Ertragszuwächse können durch Sortenanpassung dagegen in Teilen von Europa, China und Russland erreicht werden.
Schnell und zielgerichtet entwickeln
Als eine mögliche Lösung bieten sich neue, effizientere Methoden in der Pflanzenzucht an. "Weil konventionelle Züchtungsmethoden teilweise viele Jahre in Anspruch nehmen, könnten neue Methoden wie CRISPR/Cas dazu beitragen, die in der Zukunft benötigten Sorten schneller und zielgerichtet so zu entwickeln, dass diese spezifisch an die lokalen Gegebenheiten angepasst sind", so Zabel.
Die wissenschaftliche Institute
Die Wissenschaftler veröffentlichen ihre Studie in der Fachzeitschrift Global Change Biology. An der Arbeit waren neben den LMU-Forschern auch Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, der Technischen Universität München und des Karlsruher Institut für Technologie sowie Forscher der Columbia University in the City of New York (USA), der University of Chicago (USA), der Université de Liège (Belgien), des Internationalen Instituts für Angewandte Systemanalyse (Österreich), der China Agricultural University (China), der University of Birmingham (Großbritannien) und der Universität Lund (Schweden) beteiligt.
Alles über Klimawandel und Umwelt (Short link)
English version
Agriculture is not only one of the biggest contributors to climate change, but also one of the most affected. Globally, rising temperatures are one of the main factors causing yield reductions.
The agricultural sector is therefore faced with the major challenge of adapting to climate change in order to secure food in the future. The use of adapted varieties can make a significant contribution to this, as an international team led by LMU geographer Dr Florian Zabel has shown in a simulation study. The scientists simulated the effect of climate change on the global production of maize, rice, soya and wheat for four different climate scenarios and what influence the use of locally adapted varieties would have on yields.
The different socio-economic developments
The scenarios depict different socio-economic developments that result in temperature increases between 1.4 and 3.9°C on global average. "Our results show that, at least with moderate warming, we could adapt well to climate change overall by the end of the century and even increase yields by almost 20 per cent globally. This is also helped by the fact that the rising CO2 content in the atmosphere can have a positive effect on some crops," says Zabel.
Strong global warming threatens adaptation
According to the simulations, if warming remains below 1.5°C within the goals of the Paris Climate Agreement, 85 percent of the current acreage can be optimally cultivated with existing varieties. The stronger the warming, the more new varieties are needed and the higher the risk that no locally adapted variety is available. "In the scenario with the strongest warming, we would need new varieties on up to 40 percent of the global cultivated area, some of which would have to have characteristics that do not yet exist today," says Zabel. What is explosive here is that this also affects some highly intensive cultivation regions, such as the American Corn Belt, the world's most important cultivation area for maize.
Little rainfall prevents variety adaptation
"There are also some regions where varietal adaptation will not be possible, for example, due to reduced rainfall and drought," says Zabel. These include, for example, Turkey, north-east Brazil, Texas, Kenya and parts of India. In contrast, particularly high yield increases can be achieved by adapting varieties in parts of Europe, China and Russia.
Rapid and targeted development
One possible solution is new, more efficient methods in plant breeding. "Because conventional breeding methods sometimes take many years, new methods such as CRISPR/Cas could help to develop the varieties needed in the future more quickly and in a targeted way so that they are specifically adapted to local conditions," says Zabel.
The scientific institutes
The scientists published their study in the journal Global Change Biology. In addition to the LMU researchers, scientists from the Potsdam Institute for Climate Impact Research, the Technical University of Munich and the Karlsruhe Institute of Technology, as well as researchers from Columbia University in the City of New York (USA), the University of Chicago (USA), the Université de Liège (Belgium), the International Institute for Applied Systems Analysis (Austria), China Agricultural University (China), the University of Birmingham (UK) and Lund University (Sweden) were involved in the work.