13.03.2017

Neue Studie zu Kohlenstoff im Boden

Organischer Kohlenstoff im Boden ist die wichtigste natürliche Quelle für CO2-Emissionen. Quelle: (c) panthermedia.net / Neirfys

Die Kohlendioxidemission steigt, wenn sich die Zufuhr organischer Substanz in den Boden verringert, z. B. durch geringeres Wachstum, durch die Abnahme der Waldfläche oder wenn sich der Abbau von Kohlenstoff beschleunigt.

Gleichzeitig ist der organische Kohlenstoff im Boden ein Schlüsselfaktor für die Steuerung wichtiger Bodenfunktionen, z. B. der Bodenfruchtbarkeit oder der Resilienz gegenüber Starkniederschlägen.

Die Aufrechterhaltung des Gehalts organischen Kohlenstoffs von Acker- und Grünlandböden dient somit einerseits dazu, die globale Ernährung zu sichern, andererseits die Emission von treibhauswirksamem CO₂ zu verhindern. Am Abbau des Bodenkohlenstoffs zu Kohlenstoffdioxid, der sogenannten Mineralisation, sind Mikroorganismen beteiligt. Deren Aktivität hängt von agrarmeteorologischen Einflussfaktoren wie Temperatur und Bodenfeuchte ab.

Grund genug also, sich in Forschungsarbeiten zum Klimawandel mit der Kohlenstoffdynamik in Böden zu befassen. Eine aktuelle in der Fachzeitschrift „Nature Science Reports“ veröffentlichte Studie über die Entwicklung des organischen Kohlenstoffs im Boden unter Acker- und Grünlandnutzung in Bayern erbrachte dazu folgendes Ergebnis: Klimawandel und stagnierende Ernteerträge können die Vorräte an organischem Kohlenstoff im Boden mindern und somit wiederum zu einer beträchtlichen Zunahme von CO₂-Emissionen und einer Abnahme der landwirtschaftlichen Produktivität führen.

In die Studie, an der Dr. Harald Maier und Dr. Cathleen Frühauf (beide DWD) als Autoren mitarbeiteten, flossen zahlreiche Messdaten der Kohlenstoffpools von 51 unterschiedlichen Böden aus Bayern ein, die gleichzeitig die wichtigsten Bodenklassen in Zentraleuropa repräsentieren. Die Bodendaten, vor allem fraktionierte Kohlenstoffdaten, sowie regionale Klimaprojektionsdaten wurden dazu genutzt, das Kohlenstoffmodell RothC (Rothemsted Carbon Model) für alle Standorte anzutreiben. Die Modellläufe bezogen sich auf drei unterschiedliche Kohlenstoffeinträge, die sich von realistischen Bereichen projektierter Erträge bis zum Ende des Jahrhunderts ableiteten.

Im Detail kamen die Forschenden zu folgenden Ergebnissen:

• Bei gleichbleibenden Kohlenstoffinputs, der hauptsächlich aus Pflanzenrückständen besteht, verringert sich der organische Kohlenstoffgehalt der Böden bis zum Ende des Jahrhunderts um 11 bis 16 Prozent
• Sinken jedoch die Erträge und dadurch der Kohlenstoffinput um 20 Prozent, beträgt der Rückgang organischen Kohlenstoffs im Boden sogar 19 bis 24 Prozent
• Sehr bemerkenswert ist, dass selbst bei einem optimistischen Szenario von 20 Prozent ansteigendem Kohlenstoffinput der organische Kohlenstoffgehalt der Böden sogar zurückgeht, und zwar um 3 bis 8 Prozent
• Damit der organische Kohlenstoffgehalt der Böden aufrechterhalten bleibt, muss der Kohlenstoffinput um 29 Prozent steigen

Natürlich differieren in der Studie die projektierten organischen Kohlenstoffgehalte zwischen den betrachteten Bodenklassen ziemlich stark.

Fachpublikation:

Martin Wiesmeier, Christopher Poeplau, Carlos A. Sierra, Harald Maier, Cathleen Frühauf, Rico Hübner, Anna Kühnel, Peter Spörlein, Uwe Geuß, Edzard Hangen, Bernd Schilling, Margit von Lützow & Ingrid Kögel-Knabner: Projected loss of soil organic carbon in temperate agricultural soils in the 21st century: effects of climate change and carbon input trends. Scientific Reports 6, Article number: 32525 (2016) doi:10.1038/srep32525

Zum Original-Artikel auf den Seiten des Online-Journals "Scientific Reports" (in Englisch)

Mehr auf den Seiten zur Agrarmeteorologie im Deutschen Wetterdienst

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