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Klimawandel und mögliche Anpassungsstrategien
- VINAQUA-Wassermanagementsystem
als eine mögliche Lösung
Dr.Wolfgang Patzwahl
Winterfachtagung Rheingauer Weinbauverband e.V. (online)
12. Januar 2021
Variabilität von Niederschlag und potentieller Evapotranspiration [Eto] in der Vergangenheit und Zukunft Quelle: Hofmann, M.; Schultz, H.-R. (2015), Einfluss regionaler Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt von Rebstandorten: Risikoanalyse für die hessischen Weinbaugebiete mit Hilfe eines physiologischen Rebenmodells.
Niedrigwassersituation in Flussgebieten
Deutschlands
Quelle: Umweltbundesamt (2021), https://www.umweltbundesamt.de/ww-i-4-das-indikator#ww-i-4-niedrigwasser
Mittelrheinpegel Kaub - Anzahl an Tagen, an denen ein
Niedrigwasserkennwert (Q95) unterschritten wird
Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde (2019), Das Niedrigwasser 2018Projizierte Änderungen der Wassertemperatur (Bandbreite der Monatsmittel) in
der nahen (blau) und fernen (rot) Zukunft verglichen mit der Referenzperiode
(1961 bis 1990). Dargestellt sind Mittelwerte von neun Messstationen auf der
frei fließenden Rheinstrecke zwischen Karlsruhe und Bimmen
Quelle: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (2015): KLIWAS Auswirkungen des Klimawandels
auf Wasserstraßen und Schifffahrt in Deutschland Abschlussbericht des BMVI Fachliche Schlussfolgerungen
aus den Ergebnissen des Forschungsprogramms KLIWASEckpunkte des Klimawandels
• Mehr Hitzetage pro Jahr
• Rückgang der Sommerniederschläge
• Vermehrt Starkniederschlagsereignisse
→ mehr Oberflächenabfluss
• Vermehrt Winterniederschläge in wässriger Phase
→ mehr Oberflächenabfluss
• Zunahme der Variabilität der klimatischen Bedinungen
→ Zunehmende Beanspruchung der Puffersysteme in
Boden und PflanzeAuswirkungen in Rebanlage und Wein • Vermehrt Wassermangelsituationen in der Rebanlage • Schwankende Ertragsleistung (quantitativ und qualitativ) • Hohe Mostgewichte • Vermehrt Säureverlust durch Veratmung bis zur Lese →Problematik: Harmonie der Weine! • Zunahme der Bodenerosion →Degradation der Bodenfruchtbarkeit • Einwanderung von Schadorganismen
Möglichkeiten der Anpassung an den Klimawandel • Natürliche Anpassung der bestehenden Rebflächen • Flächenverlegung • Rebsortenwahl • Anpassung des Bewirtschaftungssystems (Bodenbewirtschaftung, Begrünung, Brache, Dimensio- nierung der Laubwand, u.a.) • Bewässerung • Bewässerung + Wassermanagementsystem
Klimawandel - Anpassung durch Rebsortenwechsel
Situation Bundesrepublik DeutschlandBoden und seine Eigenschaften
Bodengefüge
Quelle: nach Kuntze et al. (1994) weiterentwickelt in Hartge/Horn (2014), Einführung in die Bodenphysik, E.
Schweitzerbart‘sche VerlagsbuchhandlungZunahme der nutzbaren Feldkapazität aufgrund der
organischen Substanz im BodenWurzeln krautiger Begrünungspflanzen als Wegbereiter
für Bodengefüge und PorenkontinuitätFunktionen des Wassers in der Pflanze
• Wichtiger Bestandteil der Temperaturregulation von
Pflanzen
• Aufgrund der geringen Kompressibilität bildet es die
Grundlage für die Formerhaltung der Pflanzenzelle
• Lösungs- und Transportmittel für Ionen, organische Stoffe
und Gase
• Baustein der organischen Substanz
• Zentrale Rolle bei der Lichtreaktion der PhotosyntheseWasserfluss durch die Pflanze Relative Mengen der Wasseraufnahme aus dem Boden, der Wasserspeicherung und –metabolisierung in der Pflanze und der Wasserabgabe an die Atmosphäre Quelle: Eschrich, W. (1995), Funktionelle Pflanzenanatomie, Springer Verlag Berlin – Heidelberg – New York
Abfolge von Veränderungen im Zellstoffwechsel bei
zunehmender WassergehaltsabsenkungBeerenwachstum – Photosynthese – Respiration
Morphologische Veränderungen im Stil der Weinbeeren
im Verlauf der Beerenentwicklung
Vor Stadium BBCH 85
(Weichwerden der Beeren)
H2O, N, Ca
- H2O
Zucker,
Xylem Aminosäure
nK, Mg, P
Phloem
Beerenentwicklung
Nach Stadium BBCH 85
(Weichwerden der Beeren)
H2O, N, Ca
Zucker,
Aminosäure
Xylem n,K, Mg, P - H2O
(unterbrochen)
Phloem
Quelle: verändert nach Greenspan et al., 1996 und Schultz, 2005Beerenentwicklung - Beereninhaltsstoffe
Phase I Phase II Phase III
Beerengröße/Beerengewicht
Gesamtsäure Zucker
Gebundene
Äpfelsäure Aromen
Freie
Aromen
Weinsäure
20 - 30 Tage entscheiden über 50 % der späteren WeinqualitätÜberkronenberegnung
Fasswagen und mobile Tropfbewässerungsanlage
Bündelung von Interessen
Weinbaubetriebe
Qualität der Trauben, Weine
Erhalt des Bodenkapitals
Erosionsschutz
Wahrnehmung durch die
Öffentlichkeit Trinkwasserversorger
Reduzierung Nitrateintrag in GW
Vermeidung jeglicher
Beeinträchtigung TWZ I
Gemeinde/Kommune/
Gesellschaft
Hochwasserschutz
Bodenschutz, Erosionsschutz
Erhaltung der Kulturlandschaft
...
WassermanagementsystemVINAQUA-Wassermanagementsystem (Standort Volkach) Wasserauffangeinrichtungen
VINAQUA-Wassermanagementsystem (Standort Volkach)
mit stationärer TropfbewässerungsanlageVINAQUA-Wassermanagementsystem (Standort Volkach) Wasserspeicher
VINAQUA-Wassermanagementsystem (Standort Volkach) Filtrations- und Pumpenstation
VINAQUA-Wassermanagementsystem (Standort Volkach) Mess- und Regelungstechnik
VINAQUA-Wassermanagementsystem
(Standort Volkach) Mess- und Regelungstechnik
+
Modellierung des Bodenwasserhaushalts
Nutzbare Feldkapazität (nFK) im
durchwurzelten BodenbereichVINAQUA-Wassermanagementsystem (Standort Volkach) „Virtueller Weinberg“
Rückschau 2015 (II)
Nutzbare Feldkapazität (nFk) am Standort Volkach
bei verschiedenen physiologischen BBCH-Stadien
Vertical bars denote 0,95 confidence intervals
nFk [%] bei BBCH 75 - 79
nFk [%] bei BBCH 80 - 81
nFk [%] bei BBCH 81 - 83 (2)
nFk [%] bei BBCH 83 - 85
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
Müller-Thurgau
Müller-Thurgau
Silvaner 3
Silvaner 4
Silvaner 5
Silvaner 6
Silvaner 3
Silvaner 4
Silvaner 5
Silvaner 6
Rebsorte:
Rebsorte:
Riesling 2
Riesling 3
Riesling 2
Riesling 3
Standort: Volkacher Kirchberg Standort: Volkacher RatsherrReifemessungen GWF 2015
NOPA mg/l
Rebsorte Analysedatum Anzahl Proben Durchs. Max. Min.
01 Silvaner 31.08.2015 12 78 126 18
01 Silvaner 07.09.2015 34 59 123 17
01 Silvaner 14.09.2015 48 73 159 12
01 Silvaner 21.09.2015 49 57 123 9
01 Silvaner 28.09.2015 21 63 126 12
02 Müller-Thurgau 24.08.2015 17 66 139 21
02 Müller-Thurgau 31.08.2015 42 42 85 13
02 Müller-Thurgau 07.09.2015 52 46 105 5
02 Müller-Thurgau 14.09.2015 52 44 153 10
02 Müller-Thurgau 21.09.2015 15 24 65 10
03 Riesling 31.08.2015 1 86 86 86
03 Riesling 07.09.2015 3 72 101 50
03 Riesling 14.09.2015 4 76 112 52
03 Riesling 21.09.2015 6 62 91 37
03 Riesling 28.09.2015 9 64 133 0
41 Bacchus 2 24.08.2015 2 63 67 58
41 Bacchus 2 31.08.2015 4 44 79 24
41 Bacchus 2 07.09.2015 5 60 101 16
41 Bacchus 2 14.09.2015 4 81 98 58
41 Bacchus 2 21.09.2015 2 35 51 18Rückschau 2018 BBCH 68 – BBCH 79 BBCH 81 – BBCH 89
Rückschau 2018
Differenz im Gesamtsäuregehalt zwischen
bewässert und nicht bewässert zum Zeitpunkt
Säurepeak ➔ ≥ 1,1 g/l
Phase I Phase II Phase III
Beerengröße/Beerengewicht
Gesamtsäure Zucker
Gebundene
Aromen
Äpfelsäure
Freie Aromen
Weinsäure
X
X X X X
20 - 30 Tage entscheiden über 50 % der späteren WeinqualitätBodenerosion am Standort Volkach 2011
Bodenerosion ca. 0,15 t Bodenerosion ca. 1,8 t
0,3 m
0,12 m 11 m 25 m
0,12 m
1,70 m
Kosten für Wiederherstellung ca. 6 – 8 €/m2
Erzielbarer Erlös (optimierte Betriebe) zwischen 3,60 €/m2 - 4,05 €/m2
Quelle. Patzwahl, W. (2011)Erosionsschäden am Standort Escherndorf 2018 Quelle. May, R. (2015) Quelle. Patzwahl, W. (2018)
Staatliche Förderprogramme für Bewässerung in Bayern 1. Pilotförderprogramm nach RZWas (seit 2016) Ausarbeitung eines Wassernutzungs- und Bewässerungs- konzepts für a) Landwirtschaftliche Sonderkulturen, den Gartenbau und für den b) Weinbau Antragsberechtigt: Kommunen, Wasser- und Bodenverbände Förderquote = 75% 2. Förderprogramm nach Nr. 2.4 RZWas 2018 Investitionsmaßnahmen für Bewässerungsinfrastruktur für a) Landwirtschaftliche Sonderkulturen, den Gartenbau und für den b) Weinbau Antragsberechtigt: Kommunen, Wasser- und Bodenverbände Förderquote = 50%, max. 10 Mio. €
Wassernutzungs- und Bewässerungskonzept Volkach I
Erweiterung der bestehenden VINAQUA-Bewässerungsfläche
(Volkach/Fahr)Kostenprognosen für bereits ausgearbeitete aber noch
nicht umgesetzte Bewässerungskonzepte im
Weinanbaugebiet Franken
Bewässerungs Kosten-
-fläche prognose Zusätzlich zur
Standort / Gemeinde Weinbergsbewässerung erzielter
gesellschaftlicher Nutzen
[ha] [€]
Iphofen 260 ha 18,5 Mio. € -
Nordheim 319 ha 13,6 Mio. € -
Örtlicher Hochwasserschutz,
Trinkwasserschutz,
Markt Oberschwarzach 120 ha 20,0 Mio. €
Erosionsschutz, Nutzung eines
Speichers für touristische Zwecke
Örtlicher Hochwasserschutz,
Mainstockheim 73 ha 9,8 Mio. €
Trinkwasserschutz, Erosionsschutz
Volkach I Örtlicher Hochwasserschutz,
303 ha 12,4 Mio. €
(Erweiterung Vinaqua, Volkach/Fahr) Trinkwasserschutz, Erosionsschutz
Volkach II Örtlicher Hochwasserschutz,
216 ha 22,0 Mio. €
(Astheim/Escherndorf/Köhler) Trinkwasserschutz, ErosionsschutzHerzlichen Dank für die Aufmerksamkeit!
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