Statistisch-klimatologische Analyse zum Verhalten der Evapotranspiration von Winterweizen mittels Lysimeterdaten und Modellergebnissen in Deutschland

Winterweizen ist die wichtigste Kulturpflanze in Deutschland, weshalb in der vorliegenden Arbeit eine statistisch-klimatologische Analyse der Evapotranspiration von Winterweizen mittels Lysimeterdaten und Modellergebnissen in Groß Lüsewitz, Brandis und Potsdam erfolgte. Die ausgewählten Standorte unterscheiden sich hinsichtlich der klimatischen und edaphischen Verhältnisse. In Groß Lüsewitz und in Brandis wird die aktuelle Evapotranspiration (AET) mittels Lysimetern gemessen. Diese Messdaten wurden mit der modellierten AET der Bodenwasserhaushaltsmodelle METVER und HYDRUS-1D verglichen, wobei nur Anbaujahre des Winterweizens am jeweiligen Lysimeterstandort berücksichtigt wurden. Für Potsdam erfolgte für vier Klimaperioden nur eine modellbasierte Auswertung der AET. Die Analyse beschränkt sich an allen Standorten auf die Vegetationsperiode des Winterweizens, welche die Monate März bis August umfasst.

Die für das Wachstum des Winterweizens entscheidenden Monate sind April bis Juni. In dieser Hauptwachstumszeit ist der Wasserverbrauch des Winterweizens am größten, weshalb eine kontinuierliche Wasserversorgung gewährleistet sein muss. Die Analyse ergab, dass die Variabilität der gemessenen AET mittels beider Bodenwasserhaushaltsmodelle an den Lysimeterstandorten, wenn auch unterschiedlich gut im Vergleich zur gemessenen AET auf den Lysimetern, simuliert werden konnte.

Die potentielle Evapotranspiration (ETP) wird in METVER mit einem modifizierten Berechnungsansatz nach Turc-Wendling und in HYDRUS-1D nach dem Ansatz von Penman-Monteith modelliert. In Groß Lüsewitz und in Potsdam wurden trotz der unterschiedlichen Berechnungsansätze ähnliche Ergebnisse erzielt. Für Brandis dagegen ergaben sich deutlich unterschiedliche Ergebnisse.

Wenn sehr trockene Bedingungen in einzelnen Monaten der jeweiligen Anbaujahre vorlagen, war die Differenz zwischen der modellierten ETP des jeweiligen Bodenwasserhaushaltsmodells und der gemessenen AET auf den Lysimetern deutlich ausgeprägt. Anhand des verwendeten Ariditätsindexes konnte festgestellt werden, dass in Groß Lüsewitz die Vegetationsperiode des Winterweizens bei METVER in vier und bei HYDRUS in einem von insgesamt 26 Anbaujahren durchweg sehr trocken war. In Brandis waren es bei METVER drei und bei HYDRUS zwei von insgesamt 12 Anbaujahren.

Mittels einer modellbasierten Trendanalyse der ETP und der AET am jeweiligen Standort konnte für Groß Lüsewitz im Zeitraum 1975-2020, für Brandis (1981-2020) und für Potsdam (1901-2020) eine zunehmende Trockenheit festgestellt werden, sodass die Bewässerung von Winterweizen hier zukünftig an Bedeutung gewinnen wird.