Einfluss rezenter Klimaveränderungen auf die Phänologie bei Kernobst am Standort Klein-Altendorf – anhand 50-jähriger Aufzeichnungen

Zusammenfassung

Ziel der Arbeiten war es, die Auswirkungen rezenter Klimaveränderungen im Meckenheimer Obstbaugebiet mit Hilfe 50-jähriger meteorologischer Aufzeichnungen auf die phänologischen Stadien Blüte, Ernte und Laubfall bei Apfel und Birne zu untersuchen:

• 1. Diese Datenauswertung zeigte den Beginn des rezenten Klimawandels ab 1988: Der erste Abschnitt von 1958–1987 (Periode I) wies nur eine geringe Temperaturänderung (0,42°C kühler) gegenüber dem langjährigen, 50-jährigen Mittel von 9,4°C auf. Darauf folgte von 1988–2007 (Periode II) ein Zeitabschnitt mit Temperaturerhöhung (0,66°C wärmer), die die phänologische Entwicklung bei Kernobst beeinflusste.

• 2. Die Jahresmitteltemperaturen der letzten 50 Jahre stiegen von 8,8°C um 1,4°C auf 10,2°C. Im Vergleich von Periode  II (10,1°C) gegenüber Periode  I (9,0°C) betrug dieser Temperaturanstieg 1,1°C und war im Winterhalbjahr (1,2°C) um 0,2°C höher als im Sommerhalbjahr (1,0°C). Dieser Temperaturanstieg der letzten 20 Jahre war am stärksten in den Wintermonaten Januar ($+$1,7°C) und Februar ($+$1,8°C), gefolgt von März und Mai (je $+$1,4°C) sowie den Sommermonaten Juli ($+$1,3°C) und August ($+$1,6°C) und schwächer in den Herbstmonaten.

• 3. Bei gleich bleibender Jahresniederschlagshöhe von ca. 600 mm nahm die Niederschlagshöhe im Februar, März und April zu, aber im Mai (−10 mm) und Juli (−7 mm) während der Fruchtentwicklung ab.

• 4. Die Bodentemperaturen stiegen in den letzten 50 Jahren um 2,6°C und damit stärker als die Lufttemperaturen (1,4°C), und am stärksten von Januar bis März.

• 5. Die Minimum-Lufttemperaturen stiegen auch um ca. 2,6°C von −6,1°C im März 1958 auf ca. −3,5°C im März 2007 an. Durch die wärmeren Temperaturen im Winter und Frühling waren die Blütenknospen zur Zeit des Spätfrostes im April in der Entwicklung weiter fortgeschritten und somit in einem frostempfindlicheren Stadium. Bei gleich bleibender Anzahl an Tagen mit Spätfrost und leicht sinkender Minimum-Temperatur im April bleibt das Risiko für Blütenfrostschäden bei Apfel und bei Birne.

• 6. Die Verfrühung des Laubfalls war mit durchschnittlich 2–3 Tagen schwächer als die Verfrühung der Ernte und diese mit 3–9 Tagen schwächer als die Verfrühung der Blüte mit 10 Tagen, mit deutlichen Sortenunterschieden; damit war das Meckenheimer Obstanbaugebiet im europäischen Vergleich durch den rezenten Klimawandel mittelstark betroffen. Beim Apfel war die Blühdauer in den letzten 10 Jahren um etwa 4 Tage kürzer; in diesem Zeitraum ging die Blühdauer von 12–15 Tagen auf 8–10 Tage zurück; nach wärmeren Wintern war die Blühdauer nicht verlängert. Die mittelfrühen Apfelsorten ‘Roter Boskoop’ und ‘Cox Orange’ waren 3–4 Tage und die Spätsorten 8–12 Tage früher reif. Zwei Sorten wiesen eine 5–10 Tage längere Fruchtentwicklung auf, während sie bei drei Sorten unverändert blieb – eine regionale Differenzierung nach Obstbaugebieten bzw. Klimazonen ist hier notwendig. Die frostfreie Periode verlängerte sich um ca. 6 Tage. Der Laubfallbeginn veränderte sich bei 3 Apfelsorten nicht, war aber bei 2 Sorten 4–9 Tage früher; der Zeitraum zwischen Ernte und Laubfall verlängerte sich bei Apfel um 2–7 und bei Birne um 11 Tage, was bei günstiger Witterung positiv für die Nährstoffeinlagerung angesehen wird.

• 7. Da die Veränderung der auf Temperatur bezogenen Vegetationsperiode die beobachteten Klimawirkungen bei Kernobst nicht ausreichend erklärte, wurde hier eine „pomologische Vegetationszeit“ von Blühbeginn bis Laubfallbeginn definiert, die sich bei Apfel um 0–10 Tage bzw. bei Birne um 8 Tage in den Frühling – aber nicht in den Herbst – verlängerte.

Abstract

This project examines the effects of climate change on pome fruit phenology at Klein-Altendorf in the Rhineland fruit-growing region in the West of Germany, using 50 years of weather data and phenology records, including beginning of flowering (F1), full bloom (F2), harvest date and leaf drop of apple and pear, with the following results:

• 1. Fifty years of weather records and pome phenology data showed a distinct separation between a first phase (1958–1987), which was 0.42°C cooler, and a second phase (1988–2007), which was 0.66°C warmer than the long-term, 50 year temperature average of 9.4°C, indicating the start of the climate change in 1988.

• 2. Annual average temperatures rose from 8.8°C to 10.2°C, i.e. by 1.4°C over 50 years at Klein-Altendorf, which affected the apple phenology. A comparison of the second phase (average temp. 10.1°C) with the first phase (9.0°C) resulted in a temperature rise of 1.1°C; the temperature rise in the winter (1.2°C) was greater (by 0.2°C) than in the summer (1.0°C). This temperature rise in the last 20 years (second phase, 1988–2007) was more pronounced in the winter months January ($+$1.7°C) and February ($+$1.8°C) than in the spring months March and May both with $+$1.4°C leading to enhanced early post-bloom fruit drop, and July ($+$1.3°C) and August ($+$1.6°C).

• 3. Annual precipitation remained constant at ca. 600 mm with an increase in February, March and April and an equivalent decrease in May (−10 mm) and July (−7 mm) during fruit development.

• 4. Soil temperatures increased by 2.6°C and hence greater than the air temperature ($+$1.45°C) over the last 50 years; this increase was most pronounced between January and March.

• 5. Minimum air temperatures increased also by 2.6°C from −6.1°C in March 1958 to −3.5°C in March 2007. The more advanced flowering, brought about by warmer January to March temperatures, now coincides with late spring frosts, thereby maintaining the risk of yield loss due to spring frost in April, a month when the minimum temperature still continues to drop.

• 6. On average, apple and pear flowering was 10 days earlier without extension of the flowering period after warm winters and appeared more severely affected than the harvest period (3–9 days) and leaf drop (2–3 days earlier) with distinct varietal differences. The apple flowering period was 4 days shorter in the last 10 years and reduced from 12–15 days to 8–10 days. Early maturing cultivars (cvs) ripened 3–4 days earlier, while late cvs ripened 8–12 days earlier. The period between harvest and leaf drop was extended by 2–7 (apple) to 11 days (pear), which requires regional differentiation according to the respective climatic zone and may be beneficial for nutrient translocation into the perennial woody parts of the tree.

• 7. Since the changes in the temperature-based vegetation period did not explain the effects of climate change on pome phenology, a `pomological vegetation interval' between the beginning of flowering and beginning of leaf drop was defined and was extended by climate change in spring by 0–10 days in apple and by 8 days in pear. Based on flowering (F1, F2) advances, the Meckenheim fruit-growing region was more strongly affected by the climate change compared with other European fruit growing regions.