Effecten klimaatverandering op de landbouw

Landbouw is een belangrijke pijler van de Nederlandse economie vanwege de productie van voedsel en export. De opbrengsten van gewassen in de landbouw zijn de afgelopen eeuw enorm toegenomen. De Nederlandse land- en tuinbouw zijn goed voor 10% van de economie en werkgelegenheid en exporteert jaarlijks ongeveer voor € 65 miljard aan agrarische producten. Landbouw beslaat de meeste ruimte in Nederland en draagt zo belangrijk bij aan maatschappelijke en ecologische functies, zoals landschapskwaliteit, recreatie en biodiversiteit.

De verandering van het klimaat kan grote gevolgen hebben voor de landbouw, niet alleen vanwege veranderende omstandigheden voor gewassen (zachte winters, droogte, CO2-toename e.d.), maar ook ten aanzien van ziekten en plagen, behoeften aan andere teelten (bijvoorbeeld biofuels) en risico’s van bedrijfsvoering (oogstzekerheid). Zowel voor de sector als overheden is het belangrijk om goed te anticiperen (adaptatie) op de risico’s en kansen.

Op deze pagina wordt ingegaan op de effecten van klimaatverandering op gewasopbrengsten in de landbouw, de rekenmethodes en modellen die worden toegepast om dit te voorspellen en mogelijkheden voor adaptatie. Veel van de informatie is ontleend aan de onderzoeksprogramma’s Klimaat voor Ruimte en Kennis voor Klimaat.

Gewasopbrengsten en limiterende factoren
Effecten van klimaat op de landbouw worden meestal uitgedrukt in effecten op gewasopbrengsten. Hierbij worden potentiele en actuele opbrengsten onderscheiden en soms ook de beschikbare hoeveelheid voedsel die hieruit geproduceerd wordt. In de onderstaande figuren is dit schematisch weergegeven. De in de linker figuur onderstreepte factoren worden door klimaatverandering beïnvloed.

De potentiele opbrengsten zijn de opbrengsten die bij het gegeven klimaat (CO2, straling, temperatuur) en de betreffende gewaskarakteristieken gerealiseerd kunnen worden als het gewas optimaal wordt voorzien van water en nutriënten. De actuele opbrengsten zijn lager omdat a) water- en nutriënten niet optimaal beschikbaar zijn en/of schade optreedt door zout of andere verontreinigende stoffen en b) de groei beperkt wordt door ziekten, onkruid en andere biologische plagen. De potentiele opbrengsten kunnen met name worden verhoogd door verbetering van rassen (plantenveredeling) en het aanpassen van de zaaidatum. Het verschil tussen de potentiele en actuele opbrengst kan verkleind worden door gebruik van (kunst)mest, bestrijdingsmiddelen, gewasrotatie, beregening, mechanisatie en andere verbeteringen in technologie en gewasmanagement.

Opbrengstdepressie door droogte en wateroverlast
Landbouwgewassen produceren biomassa uit water, CO2 en nutriënten onder invloed van zonlicht. In de bedrijfsvoering probeert men de omstandigheden voor deze productie te optimaliseren, zodat de planten steeds maximaal kunnen groeien. Als dit proces wordt geremd doordat de watervoorziening niet optimaal is, vertraagt de groei en is sprake van opbrengstdepressie. Deze depressie kan komen door te droge en te natte omstandigheden. Een te droge grond in het voorjaar geeft een vertraagde kieming van zaaizaad en een slechte aanslag van uitgeplante gewassen. Verder kunnen de wortels door te droge omstandigheden te weinig water voeren naar de andere delen van het gewas.
Te natte omstandigheden levert directe opbrengstverliezen doordat de wortels van gewassen in een te natte bodem niet meer werken of afsterven omdat er geen goede gasuitwisseling van zuurstof en CO2 in de bodem meer plaats kan vinden. Ook kan dan stikstofgebrek optreden. Te natte omstandigheden levert ook indirecte schade als ook de draagkracht van de natte bodem onvoldoende is voor beweiding, het berijden en bewerking van het land met machines.

Rekenmethodes gewasopbrengsten
In Nederland zijn de volgende rekenmodellen ontwikkeld om landbouwopbrengsten en veranderingen daarin te berekenen. In het navolgende worden deze rekenmethodes kort toegelicht.

• HELP-tabellen: 1e versie 1986 (Werkgroep HELP-tabel, 1986), laatste actualisatie HELP-2006 (Bakel, 2007)
• AGRICOM: 1e versie: Wl/Delft 1995, updates 2009-2010, laatste actualisatie 2011: (Mulder 2011)
• TCGB-methode (Technische Commissie Grondwater Beheer), update 1990 (Bouwmans 1990)
• Gewasgroei modellen, in Nederland m.n. WOFOST. uitbreiding 2011 met zoutschade, koppeling met hydrologisch model SWAP en calibratie parameters aan gemeten gewasopbrengsten : (Kroes 2011)

HELP-2006 tabellen
De HELP-tabellen zijn opgesteld om effecten van waterhuishoudkundige werken op de opbrengst van landbouwgewassen vast te stellen ter evaluatie van landinrichtingsprojecten (Werkgroep HELP-tabel 1986). De tabellen geven op basis van de bodem- en grondwatertrappenkaarten voor grasland en bouwland de gemiddelde opbrengstdepressies door vochttekort en wateroverlast. De depressies voor vochttekort zijn bepaald op basis van modellering van de vochthuishouding in de onverzadigde zone (model LAMOS). Het met deze modellen berekende vochttekort wordt gerelateerd aan de opbrengstderving door droogte. De depressies voor wateroverlast zijn geschat op basis van praktijkinzichten en proefveldonderzoek. Ze omvatten de directe en indirecte depressies. De tabellen houden geen rekening met extra bedrijfskosten (bijvoorbeeld extra kosten voor arbeid of ziektebestrijding) en ook niet met landverlies door bijvoorbeeld noodzakelijk geworden begreppeling.

De HELP-tabellen uit 1987 zijn in 2006 t.b.v. het Waternoodinstrumentarium uitgebreid met meer gewassen en meer bodemtypes en semi-continue gemaakt. Deze zogenoemde HELP-2006 tabellen zijn als GIS-applicatie beschikbaar om de doelrealisatie landbouw te bepalen voor de huidige of veranderde hydrologische omstandigheden en ondersteunen zo de bepaling van het Gewenste Grond en Oppervlaktewater Regiem (GGOR). In de rapportage van de HELP-2006 tabellen (STOWA, 2007) zijn per onderscheiden gewas of gewasgroep ook bedragen per % reductie in opbrengst gedefinieerd op basis van expert-judgement als eerste orde effect.

De tabellen zijn om meerdere redenen niet geschikt om effecten van klimaatverandering te berekenen (van Bakel 2011). Ze zijn afgeleid voor de weersomstandigheden van 1951-1980, het quasi-stationaire hydrologische modelconcept waarmee de droogteschade is bepaald is achterhaald en niet geschikt om effecten van klimaatverandering te voorspellen, de natschade is gebaseerd op expert-judgement hetgeen niet te reproduceren is voor omstandigheden in een veranderend klimaat en ze zijn niet representatief zijn voor de huidige bedrijfsvoering. Daarbij komt ook dat de natschade wordt gerelateerd aan de voorjaarsgrondwaterstand terwijl recente inzichten aangeven dat juist ook de combinatie met bodemtemperatuur hierbij sterk de natschade bepaalt.

AGRICOM

AGRICOM, een acronym voor AGRIcultural Cost Model, is een agro-economisch model dat op basis van de resultaten van een hydrologisch model kosten en baten voor de landbouwsector in Nederland berekent. Dit betreft de effecten van te droge, te natte of te zoute omstandigheden op de Nederlandse grondgebonden landbouw. Het wordt onder andere gebruikt voor de landelijke verkenning zoetwatervoorziening. Het is gekoppeld aan het NHI (Nederlands Hydrologisch Instrumentarium, http://www.nhi.nu/) en gebruikt de volgende gegevens: grondwaterstanden, potentiele en actuele verdamping, beregening (grond- en oppervlaktewater), zoutconcentraties in bodemvocht en/of beregeningswater, landgebruik en bodemtype.

Het model berekent vanuit de hydrologie en basisdata gewasopbrengsten voor individuele jaren op basis van schadefuncties die zijn afgeleid voor droogte, inundatie, verdrassing (natte bodems) en zout. Schade door droogte en verdrassing wordt berekend als functie van de ratio tussen de actuele en potentiele verdamping. Schade door inundatie is gerelateerd aan het aantal dagen dat het land onder water staat. Zoutschade is afhankelijk gesteld van de zoutconcentratie in de wortelzone. Indirecte natschade die betrekking heeft op draagkracht en (grond)bewerking wordt voor de individuele jaren niet meegenomen. AGRICOM rekent ook de opbrengstverandering voor een langjarige situatie op basis van de HELP-2006 tabellen.

De opbrengstdepressies worden op basis van gewasprijzen vertaald naar financiële derving. Voor de individuele jaren wordt de financiële derving berekend op basis van het verschil tussen de potentiele en actuele gewasopbrengsten, de gewaswaarden voor de betreffende periode en de kosten voor beregening. De potentiele gewasopbrengst verschilt per jaar omdat de potentiele verdamping in dat jaar afwijkt t.o.v. het langjarig gemiddelde. De actuele opbrengst wordt berekend door de potentiele opbrengst te vermenigvuldigen met de dervingsfracties die met de schadefuncties zijn berekend. Voor de gewaswaarden wordt uitgegaan van marktevenwicht en een uniforme Nederlandse prijs. Aldus wordt rekening gehouden met het feit dat bij minder potentiele opbrengst de prijs per eenheid stijgt. Bij gewassen waar de prijs niet uitsluitend door het markmechanisme wordt bepaald, maar bijvoorbeeld op EU-schaal door overheden wordt ondersteund, wordt gerekend met een andere factor voor prijselasticiteit. De gewaswaarde voor een jaar is het product van de prijs van het gewas en de potentiele gewasopbrengst in dat jaar. De financiële opbrengstderving wordt bepaald als het product van de prijs voor dat jaar en het verschil tussen de potentiele en actuele gewasopbrengst.

Voor langjarig gemiddelde situaties worden een langjarig gemiddelde dervingsfractie direct ontleend aan de HELP-2006 tabellen. De financiële opbrengstderving wordt berekend als het product van de langjarig gemiddelde gewaswaarde en het verschil tussen de langjarige potentiele en actuele gewasopbrengst. De gemiddelde gewaswaarde wordt berekend als het product van de langjarig gemiddelde potentiele gewasopbrengst en de langjarig gemiddelde prijs van het gewas. Hierbij worden dezelfde prijzen gebruikt als bij de individuele jaren, maar dan zonder gebruik te maken van de prijselasticiteit.

Voor de beregeningskosten wordt uitgegaan van variabele en vaste kosten. De variabele kosten zijn de kosten voor arbeid en energie en worden afhankelijk gesteld van het areaal en de totale hoeveelheid beregening. Het is ook mogelijk hier bovenop een heffing per m3 grond- of oppervlaktewaterberegening te definiëren. De vaste kosten bestaan uit afschrijvingen van investeringen in beregeningsinstallaties en uit jaarlijkse kosten voor verzekering en onderhoud.

Door dezelfde reden als de HELP-tabellen is Agricom niet geschikt om effecten van klimaatverandering te berekenen. Voor de droogteschade kan dit worden ondervangen door de gewasopbrengsten met gewasgroeimodellen te berekenen.

TCGB-tabellen
Door de Technische Commissie Grondwater Beheer zijn tabellen zijn opgesteld om agrariërs te compenseren voor schade aan gewassen die optreden als gevolg van een grondwateronttrekking. Dan kunnen zij namelijk krachtens art. 37 van de Grondwaterwet via Gedeputeerde Staten de TCGB verzoek een onderzoek naar deze schade in te stellen. Zo’n onderzoek van de TCGB bestaat dan uit een hydrologisch onderzoek waarbij de grondwaterstandsverandering wordt vastgesteld en uit een bodemkundig-hydrologische inventarisatie voor het vaststellen van de actuele grondwatersituatie en de bodem-fysische invoergegevens voor de schadeberekening. In de TCGB-tabellen wordt evenals in de HELP-tabellen nat- en droogteschade onderscheiden. De droogteschade is afgeleid op basis van het vochttekort dat is berekend met het model MUST. Dit model wijkt op enkele onderdelen af van het model LAMOS dat voor de HELP-tabellen is gebruikt. Vanuit dit model zijn depressie tabellen afgeleid waarmee de depressie voor grasland op zandgrond kunnen worden afgeleid voor een individueel jaar op basis van de GVG-GLG combinatie. De schade door wateroverlast wordt berekend met dezelfde empirische relaties die voor de HELP-tabellen worden gebruikt. Voor de omrekening naar individuele jaren wordt gerekend met een wateroverlastfactor, die gerelateerd is aan de verhouding tussen de positieven neerslagoverschotten in een bepaald jaar en de gemiddelde van de positieve neerslagoverschotten over een periode van30 jaar. Door dezelfde redenen als bij de HELP-tabellen zijn de TCGB-tabellen niet geschikt om gevolgen van klimaatverandering op de landbouwopbrengsten te voorspellen.

Gewasgroeimodel SWAP-WOFOST
De meeste modellen om gewasgroei te simuleren berekenen de potentiële productie op basis van ‘light use efficiency’ of op basis van fotosynthese. In Europa wordt het model WOFOST (World FOod STudies) veel toegepast. Het model WOFOST gebruikt de fotosynthese benadering voor potentiële productie en de Penman vergelijking inclusief een gewasfactor voor water-gelimiteerde productie. De water balans optie van WOFOST in de bodem gebruikt een vrij eenvoudige reservoir benadering tot een diepte van de maximale worteldiepte (zoals opgegeven per gewas). Omdat het is ontwikkeld voor toepassingen op hogere schaalniveaus, zijn diverse processen versimpeld. Omdat ook diverse default waarden worden gehanteerd, hoeven relatief weinig rekenparameters geschat te worden en is de structuur van het model doorzichtig. WOFOST kan ook gekoppeld worden aan een hydrologisch model dat de vochthuishouding meer in detail beschrijft. WOFOST wordt onderhouden en verder ontwikkeld door WUR-Alterra, in samenwerking met de Plant Production System Group van de WUR en de Agri4Cast unit van het Joint Research Centre in Italy.

Recent wordt door de WUR gewerkt aan validatie en uitbreiding van het gewasgroeimodel WOFOST. Dit door het te koppelen aan het model SWAP voor de vochthuishouding in de onverzadigde (http://www.swap.alterra.nl/) en daarmee op perceelniveau berekende opbrengsten te valideren aan gemeten opbrengsten gedurende het verloop van het groeiseizoen. Het model is recent uitgebreid met zout  zodat het rekening houdt met eventuele zoutschade door te hoge zoutconcentraties in de wortels en zoutschade op bladeren (door zout beregeningswater). Ook wordt het gekoppeld aan METASWAP en daarmee aan het Nederlands Hydrologisch Instrumentarium NHI. In 2011 is het gekoppelde model SWAP-WOFOST getest op 3 grasland percelen en aardappel percelen waar metingen van de gewasopbrengst én de vochttoestand van de bodem in het verloop van het groeiseizoen beschikbaar waren (Kroes 2011). Enkele resultaten hiervan zijn weergegeven in onderstaande figuren. Begin 2012 zullen ook klimaatscenario’s G en W+ worden doorgerekend. Het KNMI levert daartoe klimaatreeksen van parameters die nodig zijn om de verdamping volgens Penmahn-Monteith te berekenen.

Kenmerken van de SWAP-WOFOST modellering zijn:

• SWAP berekent het transport van water, gassen, zouten en warmte in de onverzadigde en verzadigde zone. De potentiele verdamping kan met verschillende methodes worden berekend (Makkink, Penman-Monteith of opgelegd)
• WOFOST (is een mechanistisch model dat de gewasgroei berekend op basis van onderliggende gewasspecifieke processen zoals fotosynthese en respiratie en hoe deze processen worden beïnvloed door de bodem, bodemvochtcondities, het weer en de bedrijfsvoering (bijvoorbeeld tijdstip van inzaaien, maairegiem)
• WOFOST wordt door vele onderzoekers gebruikt in de wereld en is toegepast voor tal van gewassen over een grote range van klimatologische en bedrijfsmatige omstandigheden. WOFOST is ingebouwd in het zogenaamde Crop Growth Monitoring System hetgeen operationeel is om oogstbare gewassen in Europa te monitoren en om gewasopbrengst voorspellingen te maken voor het huidige groeiseizoen
• SWAP berekent voor laag-Nederland het zouttransport, waarbij de zoutconcentraties van het grondwater uit een regionaal zoet-zout grondwatermodel worden gebruikt
• door de modelkoppeling worden feedbacks tussen gewasgroei en vochthuishouding berekend met betrekking tot interceptie en actuele verdamping

Door deze kenmerken kunnen klimaateffecten goed worden doorgerekend.

Potentiele, actuele gemeten en berekende grasopbrengst veldexperiment Zegveld (top) en Cranendonck (onder). Bron: Kroes et al 2011.
 

Met SWAP-WOFOST berekende gemiddelde opbrengst grassland (1971-2000). Links de potentiele en rechts de actuele opbrengst. De actuele houden rekening met limiterende invloed van (niet optimaal voorziening van) water en zoutschade. Bron: Kroes et al, 2011.

Bedacht moet worden gewasgroei modellen zoals WOFOST slechts een beperkt aantal type adaptatie maatregelen kunnen berekenen, namelijk wijziging van rassen, zaaidatum en voor gras het aantal oogstsneden. Gekoppeld aan SWAP of een ander hydrologisch model kunnen ook adaptatiemaatregelen voor het waterbeheer doorgerekend worden. Maatregelen die ingrijpen op het voorkomen van ziekten, onkruid of andere plagen kunnen niet met WOFOST worden berekend. De WUR werkt ook aan een koppeling met het nutriënten model ANIMO, zodat ook effecten van (niet optimale) beschikbaarheid van nutriënten meegenomen kunnen worden.

Klimaat Effecten Landbouwgewassen
Voor het programma Kennis voor Klimaat heeft de WUR (Stoorvogel) in 2009 de huidige kennis over klimaateffecten op landbouw geïnventariseerd. Deze studie trekt in grote lijnen de volgende conclusies:

• de verwachte klimaatveranderingen met betrekking tot de temperatuur en CO2-verhoging hebben een positief effect op de gewasproductie in Europa
• deze effecten verschillen per gewas en per landbouwsysteem
• akkerbouw in Nederland is vrij kwetsbaar voor de verwachte toename van de variabiliteit van het weer met daarbij lange (extreem) droge en natte perioden en extreme temperaturen, de problemen die in verband staan met toenemende verzilting en de verwachte toename van ziekten en plagen
• de kans neemt toe dat onvoldoende zoet water via het hoofdwatersysteem kan worden aangevoerd naar polders die kwetsbaar zijn voor verzilting. In gebieden met intensieve tuinbouw kan de financiële schade dan aanzienlijk zijn
• effecten op ziekten en plagen zijn moeilijker te voorspellen dan gewasgroei, maar met waarnemingen uit verleden worden indrukken dat deze druk toeneemt wel bevestigd.
  Bijvoorbeeld, een verhoogde druk van ongedierte  en ziekten als gevolg van warmere temperaturen werd al waargenomen in de relatief warme  periode 1989-2004
• diverse veranderingen beïnvloeden elkaar. Zo neemt bij verhoogde CO2-concentraties de transporatie af, hetgeen  een dempend effect kan hebben op de vochttekorten tijdens droogte en een versterkend effect op natschade

Stijging van de temperatuur en CO2-concentratie in de lucht heeft in Nederland dus een gunstig effect op de landbouwproductie, onder andere van grasland. In de G+ en W+ scenario’s wordt dit gunstige effect echter weer (deels) teniet gedaan door de grotere kans op een tekort aan water in de zomer (10 % droog jaar toename van circa 100 mm, van de Gaast et al, 2009). Vooral op de hoger gelegen zandgronden kan dit leiden tot lagere productie. Dezelfde scenario’s hebben ook extra natte winters, waardoor vooral in het voorjaar in laag Nederland het grasland drassiger kan zijn, wat maaien of beweiden bemoeilijkt. Tabel 1, overgenomen uit een recente studie naar klimaateffecten op landbouw en natuur op rurale zandgronden, geeft een overzicht van effecten door klimaatverandering op hoge zandgronden (Geertsema, 2011).

Tabel 1: Gevolgen van klimaatverandering voor de landbouw op hoge zandgronden (bron: Geertsema et al, 2011).

In een andere studie voor KvK (A21, Hotspot Klimaat en Landbouw in Noord Nederland) is de Agroklimaatkalender ontwikkeld (Schaap, 2011). Doel ervan is om samen met stakeholders concreter te kijken naar wat klimaatfactoren zijn die opbrengst en kwaliteit van verschillende gewassen beïnvloeden, en welke een risico zijn voor de toekomst. Op basis hiervan kunnen concreet een set aan adaptatiemaatregelen worden opgesteld en besproken.

Per gewas worden de klimaatdata voor ieder tijdvenster en de specifieke factoren naast elkaar gelegd om de impact van klimaatverandering te schatten. Niet alle klimaatfactoren hebben een even solide basis in de wetenschap. Sommige drempelwaarden zijn terug te vinden in de literatuur andere zijn gebaseerd op expertkennis en praktijkkennis. De verschillende bronnen zijn aangegeven, maar er is verder geen waardeoordeel gegeven. De agroklimaatkalender geeft 1) de frequentie van schadeveroorzakende klimaatfactoren voor een gewas in het huidige klimaat op een bepaalde locatie en 2) hoe de frequentie van schadeveroorzakende klimaatfactoren bij klimaatverandering zal verschuiven. Een voorbeeld van de resultaten wordt gegeven in tabel 2.

De Agroklimaatkalender is in principe een vrij simpel concept dat door vrijwel iedereen toe te passen is. De handreiking vraagt wel voldoende input van de gebruiker. Allereerst zijn er naast gewaskennis en teeltkennis klimaatdata nodig om klimaatfactoren te karakteriseren. Vervolgens kan er met behulp van de KNMI’06 scenario’s uitgerekend worden hoe de frequentie van klimaatfactoren in de toekomst wijzigt.

Tabel 2: Klimaateffecten aardappels (bron: Agroklimaatkalender WUR).

Tabel 2 is voor alle 15 onderzochte gewassen opgesteld  (De Wit et al., 2009, Schaap et al., 2009). Op de website http://www.klimaatenlandbouw.wur.nl staan alleen deze tabellen voor aardappels, tarwe en suikerbieten.

De structurele effecten van klimaatverandering op de landbouw zijn naar verwachting voorlopig beperkt. De verwachting is dat op korte termijn technologische innovaties en aanpassingen in de agrarische bedrijfsvoering de geleidelijke klimaatverandering voor een groot dele kunnen ondervangen. Toch zal de landbouw moeten inspelen op onverwachte omstandigheden. Met name zijn nog belangrijke leemten in kennis met betrekking tot de veranderende risico’s door extremen en de invloed van lange natte en droge perioden op ziekten en plagen.

Klimaatverandering versterkt ook de effecten van landbouw op vermesting en vervuiling. Door bijvoorbeeld meer hevige neerslag zullen meer nutriënten en gewasbeschermingsmiddelen via oppervlakkige afspoeling terecht komen in oppervlaktewateren. Dit effect is relevant voor het bereiken van doelen uit de Kader Richtlijn Water. Dergelijke effecten zijn door Alterra globaal verkend  in een onderzoek dat is uitgevoerd binnen het kader van het LNV-programma Beleidsondersteunend Onderzoek thema Water / cluster Vitaal Landelijk Gebied. (Gerven et al, concept rapport 2011).

Klimaatverandering, en dan met name temperatuurstijging, kan ook leiden tot een snellere afbraak van organische stof in de bodem waardoor het humusgehalte afneemt en de bodem minder water vast kan houden. Dit wordt behandeld in de deltafact “de bodem als buffer”.

Bij het gebruik van gewasmodellen in klimaatstudies, wordt er vaak vanuit gegaan dat klimaat de voornaamste invloed heeft op gewasopbrengsten, en dat klimaatverandering de enige verandering is. Potentiële opbrengsten kunnen verhoogd worden door verbeterde rassen door middel van plantenveredeling, en door het aanpassen van de zaaidatum. Het verschil tussen potentiële en actuele opbrengsten kan verkleind worden door het gebruik van (kunst)mest, pesticiden, irrigatie en ander management dat oogstverliezen voorkomt. Het is daarom belangrijk om voor de huidige situatie het management in kaart te brengen, en ook voor de toekomst hier voorspellingen over te doen.

Adaptatie Mogelijkheden Landbouw
Om in te spelen op veranderende weersomstandigheden en de uitstoot van de broeikasgassen CO2 en N2O te beperken zal landbouw net als andere sectoren maatregelen moeten nemen. Niets doen is voor de langere termijn geen optie. Maatregelen kunnen plaatsvinden op verschillende niveaus, variërend van het perceel- of gewasniveau tot het schaalniveau van een regio:

• Gewasniveau, adaptatie in relatie tot gewasgroei, inspelen op veranderende groeiomstandigheden (bodemstructuur, vochthuishouding)
• Bedrijfsniveau, adaptatie in relatie tot de bedrijfsvoering, bv maatregelen in de jaarplanning en gewasrotatie
• Sectorniveau, adaptatie in relatie tot bedrijfssystemen, innovatieve maatregelen zoals introductie van nieuwe gewassen of teeltsystemen
• Gebiedsniveau, integrale benadering van  cross-sectorale effecten, afstemmingen van maatregelen op andere sectoren (natuur-, waterbeleid etc)

Met cross-sectorale effecten wordt bedoeld dat adaptatiestrategieën door de nauwe verwevenheid van sectoren in gebieden op elkaar afgestemd moeten worden. De benadering van schaalniveaus biedt een kader voor te nemen maatregelen. Er kan geredeneerd worden van zowel het lager naar hoger schaalniveau - wat zijn de gevolgen van teeltaanpassingen voor een bedrijf,  voor andere sectoren of voor een gebied als geheel- , als andersom - wat zijn de gevolgen van toekomstige marktontwikkelingen of van aanpassingen van het watersysteem voor verschillende landbouwsectoren en andere sectoren, voor afzonderlijke bedrijven of voor specifieke teelten- . Een dergelijke benadering geeft aan dat sectorale maatregelen niet los gezien kunnen worden van het grotere geheel en van maatregelen die genomen worden in andere sectoren. 

In verschillende projecten is kennis verzameld over adaptatie van landbouwpraktijk op klimaatverandering;

• Klimaat en landbouw Noord-Nederland: een praktijk georiënteerd project in samenwerking met onder andere LTO en Grontmij, waarin de effecten van klimaatextremen en adaptatiestrategieën besproken worden met boeren en andere stakeholders
• Agri-Adapt: een wetenschappelijk project in het kader van Klimaat voor Ruimte (KvR), waarin de invloed van klimaatverandering op de landbouw wordt onderzocht op verschillende schaalniveaus; naast gewassen, ook op bedrijven, regio's en de Europese Unie
• Climate Adaptation for Rural Areas: een wetenschappelijk project in het kader van KvK, waarin adaptatie aan klimaatverandering in het rurale gebied wordt onderzocht; veranderingen in klimaat, landgebruik, hydrologie, natuur en landbouw worden gekoppeld en cross-sectorale adaptatiestrategieën geëvalueerd
• Climate Projections: een wetenschappelijk project in het kader van KvK, met als doel om hoogwaardige informatie te geven op het gebied van klimaatverandering en de effecten daarvan, zodat op nationaal en regionaal niveau adaptatiestrategieën kunnen worden ontwikkel

De hierin opgedane kennis wordt voor een groot deel gebundeld in de genoemde webstie www.klimaatenlandbouw.nl en de daaronder beschikbare AgroKlimaatKalender. Tabel 3, overgenomen van deze kalender, geeft voor aardappels mogelijke adaptatiemaatregelen om schade door klimaatrisico’s te voorkomen of beperken. 

Tabel 3: Mogelijke adaptatiemaatregelen teelt wintertarwe, om schade a.g.v. klimaatrisico’s voor het zichtjaar 2040 (langdurige droogte, kwakkelweer) te voorkomen of beperken. Bron: www.klimaatenlandbouw.wur.nl

Deze tabellen zijn ook voor suikerbiet en consumptieaardappelen op de website van klimaat en landbouw weergegeven. Voor de andere gewassen staan deze tabellen in de genoemde literatuur (Wit et al 2009, Schaap et al 2011).

Governance
De verandering van het klimaat kan grote gevolgen hebben voor de landbouw, niet alleen vanwege veranderende omstandigheden voor gewassen, maar ook ten aanzien van ziekten en plagen, behoeften aan andere teelten (energie), risico’s van bedrijfsvoering (oogstzekerheid) en bedrijfszekerheid (energievoorziening). Het biedt ook kansen, bijvoorbeeld het telen van gewassen die gedijen bij een warmer klimaat of het eerder inzaaien omdat het voorjaar vroeger begint en minder vorst op zal treden.

Momenteel worden beslissingen in de landbouw sector genomen op basis van trends in markt en beleid. Klimaatverandering wordt, ondanks dat het een additionele stress is, niet meegewogen bij belangrijke beslissingen zoals het voortzetten of uitbreiden van een bedrijf. Hierin schuilt het gevaar van verkeerde of verlate beslissingen en investeringen met eventueel schadelijke of fatale gevolgen die door kunnen werken in de verwerkende en aanleverende industrieën.

Adaptatie is niet alleen een taak voor de agrarische bedrijven maar een collectieve opgave van diverse partijen. Governance heeft betrekking op de wijze waarop overheden – samen met andere belanghebbende partijen – adaptief vermogen ontwikkelen (van Buuren te al, 2009). In KvK wordt in het thema Governance of Adaptation ruim aandacht besteed aan de governance aspecten van adaptatie.

Voor de agrariers is het belangrijk om in hun bedrijfsvoering, uitbreiding en investeringen goed te anticiperen op de verandering van het klimaat. Voor de overheden is het belangrijk om het beleid voor adaptie op klimaatverandering zodanig uit te werken dat er nieuwe kansen ontstaan voor gebiedsontwikkeling en dat de randvoorwaarden worden gecreëerd voor ruimtelijke ordening en het waterbeheer opdat de positie van de landbouw voor langere termijn veilig wordt gesteld.

Kennisleemtes
De huidige HELP- en TCGB-tabellen alsmede AGRICOM zijn niet geschikt om effecten van klimaatverandering op de gewasgroei te voorspellen. In een recente definitiestudie Agricom is geanalyseerd wat momenteel de tekortkomingen cq verbeterpunten zijn in Agricom en zijn aanbevelingen gedaan voor actualisatie van het model en de wijze waarop het toepasbaar gemaakt kan worden om klimaateffecten te berekenen. Daarbij is aangegeven dat het nodig is een koppeling te leggen tussen verdamping en gewasgroei om gevolgen van klimaatveranderingen in Agricom te kunnen berekenen. Zo’n koppeling kan gerealiseerd worden door de gewasgroei voor de individuele jaren te bereken met WOFOST.

Onzekerheden over ontwikkelingen in gewasopbrengsten hangen af van processen die spelen in de factoren die deze opbrengsten beïnvloeden:

• Klimaatverandering
• Technologische ontwikkeling
• De zogenaamde 'yield gap', het verschil tussen potentiele en actuele opbrengsten, bepaald door technologie en management

Klimaatverandering
Het KNMI concludeert dat de in 2006 berekende klimaat scenario’s niet zijn achterhaald door recente wetenschappelijke ontwikkelingen. Ook volgens de huidige inzichten beschrijven de vier KNMI’06 scenario’s samen de meest waarschijnlijke veranderingen in Nederland met bijbehorende onzekerheden.  Nieuwe inzichten geven wel aan dat de snelle opwarming in Nederland en West-Europa het beste wordt beschreven in de W/W+ scenario’s. De toename van de intensiteit van zware buien is goed weergegeven in de G/W scenario’s. Naast mogelijke langdurige periodes met droogte zoals in de G+/W+ scenario’s zullen vooral in de kustzone waarschijnlijk periodes met natter weer, zoals in de G/W scenario’s, vaker voorkomen. Het KNMI zal in 2013 opnieuw klimaatscenario’s opstellen. Daarin worden de bovengenoemde en mogelijk nog nieuwe inzichten en inclusief de ruimtelijke differentiatie meegenomen.

Technologische ontwikkelingen
Wat betreft technologische ontwikkeling zijn er vele discussies gaande. Er zijn wetenschappers die verwachten dat genetische ontwikkeling van gewassen de gewasopbrengsten weinig meer kan laten stijgen, maar er zijn ook wetenschappers die verwachten dat de ontwikkelingen vanaf de WOII zich voortzetten. Wat zeker is, is dat in de afgelopen 50 jaar genetische ontwikkeling een veel grotere invloed heeft gehad dan klimaatsverandering. De snelle stijging van gewasopbrengsten in de laatste 50 jaar is ook voor een groot deel te danken aan verbetering in gewasmanagement. Er wordt meer gebruik gemaakt van kunstmest, pesticiden, herbiciden en insecticiden, en schaalvergroting en mechanisatie heeft geleid tot betere efficiëntie.

Yield-gap: verschil potentiele en actuele gewasopbrengsten
Uit het onderzoek dat is en wordt uitgevoerd om het modelinstrumentarium SWAP-WOFOST verder te ontwikkelen en valideren, is naar voren gekomen dat in Nederland weinig adequate veldexperimenten beschikbaar zijn om de met het model berekende potentiele en actuele gewasopbrengsten te toetsen aan de praktijk. Het ontbreekt vooral aan experimenten waar zowel het verloop van de gewasopbrengsten in het seizoen is gemeten als daarbij ook de vochthuishouding in de onverzadigde bodem.

Perceelschaal versus regionale schaal
Gewasmodellen zijn ontwikkeld om gewasgroei op veldniveau te gebruiken. Ze zijn voor vele locaties gecalibreerd en gevalideerd, met behulp van gedetaileerde informatie over biofysische omstandigheden, gewaseigenschappen en management. Omdat er vooral interesse is in het voorspellen van klimaatverandering voor grotere regio’s, worden gewasmodellen steeds vaker gebruikt om op regionaal niveau uitspraken te doen hierover. Aangezien in een regio de biofysische en socio-economische omstandigheden verschillen, zal er variatie zijn in gewasopbrengsten. Resultaten op regionaal niveau kunnen niet gevalideerd worden met behulp van experimenten met optimaal management. Validatie vindt dus plaats met behulp van regionale statistieken, welke de actuele opbrengsten weergeven, niet de potentiële opbrengsten. Er bestaat dus een risico dat modellen verkeerd gecalibreerd worden en dat processen die belangrijk zijn op veldniveau, maar minder op regionaal niveau, teveel invloed hebben op regionale voorspellingen. Als in een regio de biofysysische en socio-economische omstandigheden relatief homogeen zijn, kunnen modelresultaten met een gewasgroeimodel als SWAP-WOFOST een goed beeld geven voor de gehele regio.

Lopende Onderzoeken Klimaateffecten Landbouw

Kennis voor Klimaat
Het onderzoek voor het programma Kennis voor Klimaat is onderverdeeld over 8 hotspots en 8 thema’s. Specifiek onderzoek naar klimaateffecten op landbouw (en adaptatie daarop) vindt plaats in de hotspots zuidwestelijke delta, ondiepe meren en veengebieden, droge rurale zandgronden en in het onderzoeksthema klimaat adaptatie voor rurale gebieden:

South-West Netherlands Delta

• Negotiating uncertainties: defining climate proofing and assessing associated uncertainties in the Southwest Delta Region of the Netherlands
• Climate change effects on restoration of estuarine dynamics within the Delta region
• Klimaatverandering als kans voor ondernemers
• Verkenning zoetwatervoorziening Zuidwestelijke Delta

Shallow waters and peat meadow areas

• Climate effects on decomposition in drained peat meadow
• Climate influence on water quality: which trends are already apparent?
• Managing climate effects in peat meadows and shallow lakes

Dry rural areas 

• An inventory of strategies to cope with climate change in dry rural sandy areas with a temperate climate: a case study in the Province of Gelderland
• Combining spatial claims of land use functions and adaptive strategies to climate change in densely populated rural areas

Climate Adaptation for Rural Areas 

• WP1: Integration: multifunctional adaptation to climate change (pdf)
• WP2: Water and biodiversity in the future climate (pdf)
• WP3: Drivers and consequences of adaptation by farmers (pdf)

Klimaat voor ruimte
December 2011 is het onderzoeksprogramma Klimaat voor Ruimte afgerond. Het programma was verdeeld over 5 thema’s: klimaat scenario’s, mitigatie, adaptatie, integratie en communicatie. De onderzoeken die specifiek op landbouw betrekking hebben zijn:

Definitiestudie Landbouw – A12
Op basis van literatuur is hierin gekeken naar de invloed van klimaatverandering en marktontwikkelingen op de landbouw in Europa. Deze invloed is ingeschat voor 2 klimaat-markt ontwikkeling scenario’s voor aardappel, graan en melk productie. In de KVR-studie A21 wordt hierop in fase 2 voortgebouwd.

Klimaat en Landbouw in Noord-Nederland - A21
In fase 2 van dit project (fase 1 betreft A12) is de invloed onderzocht van klimaat extremen op 15 gewassen in de huidige situatie, 2040 en 2100. In fase 3 is de landbouw situatie in diverse gebieden meer in detail onderzocht. Tijdens adaptatie workshops zijn de resultaten van het onderzoek besproken en bediscussieerd met stakeholders in het gebied. Binnen dit project is ook de Agroklimaatkalender ontwikkeld. Dit is een methode om op een relatief eenvoudige manier in te schatten welke klimaatfactoren schade (extreme weersomstandigheden en ziekten en plagen) geven aan gewassen en hoe deze klimaatrisico’s verschuiven bij klimaatverandering. De Agroklimaatkalender kan:

• Op een eenvoudige manier in beeld brengen welke klimaatfactoren voor gewassen in het huidige klimaat de meeste risico’s  op schade geven door op maandbasis een frequentie te geven van de meest schadelijke klimaatfactoren. Bijvoorbeeld extreme weersomstandigheden en ziekten en plagen zijn op deze manier eenvoudig in kaart te brengen. Dit is een groot voordeel omdat gewasmodellen deze klimaatfactoren niet goed mee kunnen nemen
• Laten zien hoe de frequenties van risico’s verschuiven bij een veranderd klimaat
• De meest relevante toekomstige risico’s van klimaatfactoren voor gewassen beoordelen.

Hotspot Groningen - A18
In de hotspot klimaatbestendig Groningen is de verworven kennis toegepast in de ruimtelijke planning op provinciaal schaalniveau. De uitkomsten van het project bieden andere overheden handvatten voor een klimaatbestendige regionale planning en kunnen gebruikt worden bij het opstellen van omgevingsplannen, structuurvisies, waterbeheerplannen van provincies, waterschappen en gemeenten.

Het bepalen van de adaptatieve capaciteit van de landbouw in Nederland voor de effecten van klimaatverandering onder verschillende markt en beleidscenario’s - A19
In deze studie zijn op basis van modellen (WOFOST) in een iteratief proces (workshops) met agrariërs de risico’s van klimaateffecten op landbouwproductie in Flevoland geëvalueerd en robuuste adaptatie maatregelen gedefinieerd. Hierbij is ook gekeken naar de kosten en baten van de adaptatie maatregelen en no-regret maatregelen die nu goed genomen kunnen worden.

Verbeteren TCGB-tabellen
De CDG (Commissie van Deskundigen Grondwaterwet), heeft tot taak onderzoek te doen naar en te adviseren over schade als gevolg van grondwateronttrekkingen. Om de verandering van de grondwaterstanden te vertalen naar opbrengstderving worden de zogenaamde TCGB-tabellen gebruikt. De commissie heeft in 2011 aan Wageningen UR gevraagd om de TCGB tabellen stapsgewijs te verbeteren. Hiertoe zal het model SWAP worden gebruikt. In een pilot (Vierlingsbeek) zullen modelberekeningen worden uitgevoerd voor een aantal schadevlakken. De resultaten van de modelberekeningen met SWAP zullen worden vergeleken met de tot nu toe toegepaste TCGB-methode. Op basis van de pilot zal een gefaseerde aanpak worden opgesteld om de tabellen te verbeteren.

NMDC-innovatieproject Integraal Waterbeheer, Kritische Zone
In dit NMDC-innovatieproject wordt voor het Nationale Modellen en Data Centrum door de kennisinstituten WUR, TNO, Deltares, PBL en het KNMI samengewerkt om de modellen voor waterbeheer beter op elkaar af te stemmen en geschikt te maken om klimaateffecten te simuleren. In 2 pilotgebieden, Walcheren en de Baakse Beek, worden modellen voor hydrologie, natuur en landbouw opgezet en aan elkaar gekoppeld. Door het KNMI worden nieuwe klimaatreeksen gegenereerd. Hiermee worden de klimaateffecten voorspeld. in de pilot Walcheren wordt SWAP-WOFOST toegepast en gekoppeld aan een gedetailleerde geohydrologische zoet-zout model. Voor de pilot Baakse Beek wordt WOFOST gekoppeld aan MetaSwap dat voor de pilot is ingebouwd in het regionale hydrologische model AMIGO. In de pilots wordt de huidige situatie dynamisch in de tijd berekend (1980-2010) en de toekomstige situatie (2035-2065) volgens de klimaatscenario’s G en W+.

Literatuur

• Bakel, P.J.T., van en Gé van den Eertwegh, 2011. Nieuwe mogelijkheden voor herziening van de HELP-tabel. H2O/18-2011
• Bakel, P.J.T. van, B. van der Waal, M. de Haan, J. Spruyt, A. Evers, 2007. HELP-2006. “Uitbreiding en actualisering van de help 2005 tabellen ten behoeve van het waternood-instrumentarium.”  Utrecht, STOWA-rapport 2007-13
• Bakel, P.J.T. van, V. Linderhof, C.E. van ’t Klooster, A.A. Veldhuizen, D. Goense, H.M. Mulder, H.T.L. Massop, 2009. “Definitiestudie Agricom”. Wageningen, Alterra, Alterra-rapport 1934
• Bouwmans, J.M.M.  1990. “ Achtergrond en toepassing van de TCGB-tabel, een methode voor het bepalen van de opbrengstdepressie van grasland op zandgrond als gevolg van een grondwaterstandsverlaging.” 
• Brouwer, F. en J.T.M. Huinink, 2002. Opbrengstdervingspercentages voor combinaties van bodemtypen en grondwatertrappen. HELP-tabellen en opbrengstdepressiekaarten. Wageningen, Alterra / EC-LNV, Alterra-rapport 493
• Buuren, A van,  P. Driessen, M. van Rijswick, P. Rietveld, W. Salet, T. Spit en G. Teisman, 2009. Deelstudie 1, De governance van adaptatie - Bouwstenen voor een afwegingsproces. Definitiestudie Afwegingskader Ruimte & Klimaat fase 2, Governance aspecten van klimaatmaatregelen. Werkrapport/Synthese, Rotterdam 2 februari 2009
• Geertsema, W., H. Runhaar, T. Spek, E. Steingrover, J.P.M. Witte, 2011. “Klimaatadaptatie droge rurale zandgronden - Gelderland.”. KvK rapportnummer KvK/034/2011
• Gerven, L.P.A. van, R.F.A. Hendriks, F.J.E. van der Bolt, J.A. Veraart en P.C. Jansen 2011 (conceptrapport). “ Effect klimaatverandering op de nutriëntenuitpoeling naar het oppervlaktewater en de resulterende oppervlaktewaterkwaliteit”. NB. Nog geen definitief rapport beschikbaar
• Geijzendorffer, I. et al, 2011. Gevolgen klimaatextremen voor de Nederlandse Landbouw. Noodzaak voor adaptatie? Alterra-rapport 1994
• Goedemans, L. en J. Kind, 2004. Prijzen en productiviteit landbouwgewassen: Update ten behoeve van het AGRICOM model. Lelystad, RIZA - werkdocument 2007.120x
• Hermans, T. en J. Verhagen 2008, Spatial Impacts of climate and market changes on agriculture in Europe. Alterra rapport 1697
• IPO 2008, “Brochure klimaatverandering op kaart gezet.”
• Klein Tank, A.M.G. en G. Lenderink (red.), 2009: “Klimaatverandering in Nederland; Aanvullingen op de KNMI’06 scenario’s.“  KNMI, De Bilt.
• KNMI Scientific Report WR 2006-01, “KNMI Climate Change Scenarios 2006 for the Netherlands”.
  - Kroes, J.G. en J. Supit 2011. “Impact analysis of drought, water excess and salinity on grass production in the Netherlands using historical and future climate data”. Accepted for publication in Agriculture, Ecosystems and Invironmen November 2011
• Kroes, J.G.  J. Supit en P.N.M. Schipper 2011, “Water management, salinity and crop growth in the Dutch Delta under changing climate conditions”. Congress paper, submitted for presentation at the IWA-conference Climate, Water and Energy (Dublin may 2011)
• Schaap, B., Blom-Zandstra, M., Hermans, C., Meerburg, B., Verhagen, J., 2011. “Impact changes of climatic extremes on arable farming in the north of the Netherlands.” Regional Environmental Change: 1-11
• Schaap, B., Blom-Zandstra, G., Geijzendorffer, I., Hermans, T., Smidt, R., Verhagen, A., 2009. Klimaat en landbouw Noord-Nederland. Rapportage van fase 2. Plant Research International & Alterra, Wageningen UR, Wageningen
• Stoorvogel. J.J. 2009, “Adapting Dutch agriculture to climate change”. KfC rapport KvK/016/09
  - Werkgroep HELP-tabel, 1986.  “De invloed van de waterhuishouding op de land bouwkundige productie.”
• De Wit, J., Swart, D., Luijendijk, E., 2009. “Klimaat en landbouw Noord-Nederland: nu, in 2040 en 2100. Fase 2: overzicht relevante klimaatfactoren, impact schade van 15 landbouwgewassen en 2 diersoorten en mogelijke adaptatiemaatregelen”. Houten
• Wolf, J. et al., 2011. Integrated assessment of adaptation to Climate change in Flevoland at the farm and regional level. Agriadapt Project Reports no. 4 & 5

Links:

• Klimaat scenario’s KNMI
• Klimaateffect landbouw
• Hydrologisch model SWAP
• Gewasgroeimodel WOFOST

De inhoud voor deze webpagina is samengesteld door Alterra, December 2011. Auteurs: P. Schipper (Alterra), Pytrik Reidsma (WU Plantwetenschappen) en T. van Hattum (Alterra).