FG Bodenschutz und Rekultivierung
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This study investigates the spatial and temporal impact of microclimate conditions caused by poplar hedgerows in a short rotation alley cropping system (SRACS), and their effect on the atmospheric evaporative demand (AED) and the grain crop yield of winter wheat (Triticum aestivum var. Patras) in direct comparison to a common agricultural crop system. Microclimate was measured at nine positions distributed at the SRACS and an adjacent open field in Brandenburg State (Germany) from March to August 2016. Our hypothesis was that microclimate and AED was improved at SRACS, with traceable effects on the crop yield. The analysis of air temperature and water vapour deficit (VPD) data revealed significantly (p B 0.05) lower daytime values from June to August at the crop alley of the SRACS, which were generally most frequent at the poplar hedgerow and 3 m west positions. By contrast, wind speed was reduced at almost all the positions of our crop alley and during the entire measurement period during both day and night. The AED measured on sampling days in July was significantly (p B 0.001) reduced at the whole crop alley, with values from 24 to 32% in comparison to the open field. We observed a strong linear relationship (R2 & 0.78–0.99) between AED on one side and wind speed and VPD on the other side. The average grain yield within the SRACS was 16% higher than on the OF. However, our microclimate data were insufficient to explain this yield surplus.
Derzeit lebt mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in Städten, Tendenz weiter steigend. Die Sicherstellung der Versorgung dieser Menschen mit Nahrungsmitteln wird künftig den Druck auf die Landwirtschaft in ländlichen Gebieten weiter erhöhen. Die Nahrungsmittelproduktion wird dabei stärker als zuvor durch das Umweltbewusstsein der Verbraucher einerseits und andererseits durch die Verminderung landwirtschaftlicher Produktionsfläche zugunsten der Stadtentwicklung beeinflusst werden (Vira et al. 2015). Die Folgen des Klimawandels (u.a. reduzierte Wasserverfügbarkeit, höheren Verdunstung, Zunahme von Witterungsextremen) werden zu Ertragsschwankungen führen (EEA 2017) und so die Landwirtschaft vor neue Herausforderungen stellen. Dies gilt vor allem für ertragsschwächere Standorte mit einem hohen Risiko für klimawandelbedingte Witterungseinflüsse. Vor diesem Hintergrund kann die agroforstliche Landnutzung, durch eine höhere Adaptionsfähigkeit gegenüber der Klimavariabilität (Kanzler et al. 2016) und der Möglichkeit zur ökologischen Aufwertung von Ackerflächen, aktiv zu einer stabilen, leistungsfähigen Landwirtschaft beitragen. Der folgende Beitrag widmet sich Untersuchungsergebnissen aus der Vegetationsperiode 2017 zum Mikroklima auf einem agroforstlich genutzten Ackerstandort in der Lausitz, Brandenburg.
Der folgende Beitrag widmet sich der Frage, inwieweit sich mikroklimatische Änderungen in einem Agroforstsystem (AFS) bedingt durch die Gehölzkomponente kleinräumig auf die gemessene Evaporation sowie auf die Produktivität von Winterweizen (Triticum aestivum) auswirken. Hierfür wurden im Zeitraum von März bis August 2016 Untersuchungen auf einem ca. 40 ha großen Agroforstschlag und einer angrenzenden, konventionell bewirtschafteten Freifläche bei Neu Sacro (Landkreis Spree-Neiße, Brandenburg) durchgeführt. Neben mikroklimatischen Kenngrößen wie der Lufttemperatur, der relativen Luftfeuchte, der Windgeschwindigkeit und der Globalstrahlung wurde auch die Evaporation nach Piche bestimmt. Ergänzend wurden Ertragsmessungen zum Kornertrag und Messungen zum Blattflächenindex (LAI) des angebauten Winterweizens durchgeführt. Neben Änderungen der Tagesminima der relativen Luftfeuchtigkeit im Nahbereich der Gehölzstreifen wurde eine Reduktion der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von bis zu 51 % gegenüber der Freifläche festgestellt. Die Minderung der Evaporation im Vergleich zur Freifläche betrug je nach Witterung bzw. Nähe zum Gehölzstreifen bis zu 58 % und wurde dabei maßgeblich durch die Windgeschwindigkeit beeinflusst. Räumliche Unterschiede ergaben sich auch bezüglich des Kornertrags sowie beim LAI. So fielen die Kornerträge im Agroforstsystem mit bis zu 9,2 t ha-1 gegenüber ca. 7,0 t ha-1 für die Referenzfläche überwiegend höher aus. Mit Ausnahme des Leebereichs in 3 m Entfernung zum Gehölzstreifen lagen auch die LAI-Werte des AFS über jenen der angrenzenden Freifläche. Diese ersten Ergebnisse deuten darauf hin, dass in AFS durch Gehölzstrukturen neben der Windgeschwindigkeit auch die Wasserverdunstung im Bereich der angrenzenden Ackerkulturen gemindert werden kann. Die mikroklimatischen Unterschiede wirkten sich dabei potentiell auch positiv auf das Wachstumsverhalten bzw. den Ertrag des Winterweizens aus. Vor dem Hintergrund einer Verringerung der potentiellen Evaporation und einer hieraus resultierenden höheren Wasserverfügbarkeit für die Ackerkulturen könnte die agroforstliche Landnutzung zukünftig auch für trockenheitsgefährdete Gebiete Mitteleuropas eine vorteilhafte Anpassungsstrategie des Ackerbaus an den Klimawandel darstellen.
Der parallele Anbau von Ackerfrüchten und Agrarholz in Agroforstsystemen führt zu einer ökologischen Aufwertung der landwirtschaftlichen Nutzfläche und hat auch positive Auswirkungen auf das Mikroklima zwischen den Gehölzstreifen. Bei streifenförmigen Agroforstsystemen (Alley Cropping) in Brandenburg konnte eine deutliche Reduktion der Windgeschwindigkeit und von Temperaturextremen sowie ein Anstieg der relativen Luftfeuchtigkeit beobachtet werden (Böhm et al. 2014,
Kanzler et al. 2015). Eine Reduzierung der Windgeschwindigkeit führt zudem zu einer Minderung der potentiellen Evaporation. Dabei stellt sich die Frage, wie sich diese Veränderungen kleinräumig auf die gemessene Evaporation und auf die Produktivität der Ackerkulturen auswirken.
A leaf net photosynthesis model is presented driven by light and modulated by temperature and air humidity. From this the seasonal variation of CO2 uptake and release could be modelled to estimate the annual carbon fluxes of sun and shade leaves. In fully expanded leaves light is the major factor determining daily carbon balances, and highest observed daily carbon gains in sun leaves amounted to 748.9 mmol CO2 m-2 day-1 in poplar and to 536.3 mmol CO2 m-2 day-1 in black locust, while the annual carbon gains amounted to 46,824 mol CO2 m-2 in black locust and 66,803 mol CO2 m-2 in hybrid poplar. Results obtained via gas exchange measurements and from the leaf model clearly indicate a potentially better growth performance of the poplar compared to black locust on the investigated site. The presented photosynthesis model provides a good and realistic estimation for seasonal carbon balances on the leaf level for both species.