Klimawandel als neue Herausforderung für die Modellierung von Pflanzen und Schaderregern – eine kritische Betrachtung

Zusammenfassung

Schaderregerbefall an Kulturpflanzen ist bereits unter gegenwärtigen Klimabedingungen ein wichtiger ertragsbegrenzender Faktor. Wie wirkt sich der Klimawandel auf Schaderreger und den durch sie verursachten Schaden aus? Leider ist es unmöglich, Experimente durchzuführen, die alle möglichen Kombinationen von Boden, Klima, Pflanzen, Interaktionen usw. beinhalten. Modelle müssen daher als Erkenntnishilfen genutzt werden, um die Auswirkungen des Klimawandels zu simulieren. In dieser Literaturübersicht zu bekannten Schaderreger- und Kulturpflanzenwachstumsmodellen werden verschiedene Herangehensweisen, Aspekte der räumlichen und zeitlichen Auflösung der Modelle, Unsicherheiten, die sich aus dem Umgang mit chaotischen Systemen ergeben sowie Herkunft und Qualität in Modellen verwendeter Datensätze dargestellt und es werden 13 kritische Aspekte diskutiert. Diese kritischen Aspekte beschreiben Probleme, die gelöst werden müssen, geben aber auch Hinweise zur Entwicklung neuer Modellierungsansätze und der Weiterentwicklung vorhandener Modelle. Die am schwierigsten zu lösenden Probleme sind vermutlich die Unmöglichkeit, Veränderungen der Schaderreger selbst vorherzusagen, die unzureichende Abbildung der Komplexität der Beziehungen im System „Klima-Pflanze-Schaderreger-Boden-Produktionsbedingungen-sozioökonomische Faktoren“, das Fehlen von für die veränderten Reaktionsnormen des Systems kranke Pflanze auf die Umwelt wichtigen Prozessen wie Kompensations- und Stimulationsreaktionen in Kulturpflanzenmodellen, die noch zu großen Unsicherheiten der Klima- und Kulturpflanzenmodelle und die noch unzureichende räumliche und zeitliche Auflösung der verwendeten Klimamodelle.

Abstract

Pests (weeds, insect pests and plant pathogens) represent a major constraint to crop yield even under current climate conditions. How is climate change going to influence pests and damage caused by them? Unfortunately, it is impossible to conduct holistic and multiple experiments which cover all possible combinations of soil, climate, plants, pests and all interactions among these components. Thus models have to be used to simulate the impacts of climate change to increase scientific understanding. This literature survey summarizes knowledge about known pest and crop models concerning the different approaches for modelling, the spatial and temporal scales of models, uncertainties resulting from work with chaotic systems and the quality of data used in models, discussing 13 critical points, which are describing problems, which have to be resolved, but give also some hints for developing new strategies for modelling and for improving models that are currently used. The problems most difficult to resolve are the impossibility to predict changes of pests themselves, the insufficient representation of the complexities of the relations in the system “climate-plant-pest-soil-socio-economic implications”, still too large uncertainties of climate and crop models, still too large spatial and temporal scales of used climate models and missing important physiological processes, like compensation and stimulation responses in crop models. These processes are the causes for changes in function norms and norms of responses to the environment of the new system “diseased plant”.