Prognose künftiger Problemunkräuter im Maisanbau durch Artverbreitungsmodellierung

Abstract

Die starke Zunahme des Maisanbaus in den letzten Jahren und Veränderungen in der Anbautechnik haben die Selektion typischer Maisunkräuter gefördert, die auch in besonderem Maße von den Folgen des Klimawandels profitieren könnten. Für die Pflanzenproduktion ist es von hohem Interesse, zukünftige Probleme mit Unkräutern abzuschätzen. Im Projekt KLIFF wurden darum neben experimentellen Arbeiten auch Artverbreitungsmodellierungen für das Gebiet von Niedersachsen durchgeführt. Für die vorliegende Studie wurden für neun Unkrautarten, die in verschiedenen Ländern Europas große Bedeutung im Maisanbau haben und weitverbreitet auftreten, die ökologische Nische und die Schadensnische ermittelt. Die ökologische Nische beschreibt die Umweltbedingungen, die günstig für das dauerhafte Vorkommen einer Art sind, die „Schadensnische“ jene Umweltbedingungen, unter denen eine Art darüber hinaus Schaden in landwirtschaftlichen Kulturen hervorruft. Dazu wurden Vorkommensdaten aus verschiedenen Vegetationsdatenbanken mit hochaufgelösten Klima-, Boden- und Landnutzungsdaten kombiniert. Durch die Projektion der Modelle auf simulierte Klimawerte für die Zeit 2070 - 2100 wurden Effekte des Klimawandels abgeschätzt.

Die Ergebnisse zeigen, dass in Niedersachsen bereits heute fast flächendeckend günstige Bedingungen für typische Maisunkräuter herrschen, aber nur einzelne Arten weitverbreitet hohe Bedeutung im Maisanbau besitzen (Echinochloa crus-galli, Chenopodium album, Polygonum convolvulus). Die Ergebnisse decken sich sehr gut mit Daten eines früheren Maisunkraut-Monitorings. Die Reaktion auf die veränderten Klimabedingungen zum Ende dieses Jahrhunderts ist artspezifisch sehr unterschiedlich. Einige Arten reagieren im potentiellen Vorkommen neutral (E. crus-galli), andere mit großflächigen Zugewinnen (Polygonum persicaria) oder Verlusten (Viola arvensis) geeigneter Habitate. Alle Arten, die heute bereits hohes Schadpotential aufweisen, behalten dieses; weitere Arten gewinnen regional Schadenspotential (Calystegia sepium, Setara viridis).

Stichwörter: Klimawandel, MaxEnt, Niedersachsen, potentielle Verbreitung, ökologische Nische, Schadensnische, Echinochloa crus-galli, Chenopodium album

Predicting weed problems in maize cropping by species distribution modelling

Abstract

Increasing maize cultivation and changed cropping practices promote the selection of typical maize weeds that may also profit strongly from climate change. Predicting potential weed problems is of high interest for plant production. Within the project KLIFF, experiments were combined with species distribution modelling for this task in the region of Lower Saxony, Germany. For our study, we modelled ecological and damage niches of nine weed species that are significant and wide spread in maize cropping in a number of European countries. Species distribution models describe the ecological niche of a species, these are the environmental conditions under which a species can maintain a vital population. It is also possible to estimate a damage niche, i.e. the conditions under which a species causes damage in agricultural crops. For this, we combined occurrence data of European national data bases with high resolution climate, soil and land use data. Models were also projected to simulated climate conditions for the time horizon 2070 - 2100 in order to estimate climate change effects.

Modelling results indicate favourable conditions for typical maize weed occurrence virtually all over the study region, but only a few species are important in maize cropping. This is in good accordance with the findings of an earlier maize weed monitoring. Reaction to changing climate conditions is species-specific, for some species neutral (E. crus-galli), other species may gain (Polygonum persicaria) or loose (Viola arvensis) large areas of suitable habitats. All species with damage potential under present conditions will remain important in maize cropping, some more species will gain regional importance (Calystegia sepium, Setara viridis).

Keywords: Chenopodium album, climate change, damage niche, Echinochloa crus-galli, ecological niche, Lower Saxony, MaxEnt, potential distribution