Grünland hat die Fähigkeit, Kohlenstoff zu speichern, und fungiert als wichtiges Instrument im Kampf gegen den Klimawandel. Während das wissenschaftliche Interesse an Graslandboden zur Kohlenstoffbindung nicht neu ist, haben Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Colorado State University eine neue Analyse der bestehenden Forschung zur Kohlenstoffbindung im Boden in Grasland vorgelegt. Den Forschern zufolge wenden sie für ihre Bewertung ein neues Paradigma der Bildung organischer Substanz im Boden an und bewerten – durch die Linse dieses Paradigmas und unter Berücksichtigung regionaler Unterschiede – die Bewirtschaftung von Grünland im Hinblick auf die Kohlenstoffbindung.
Der Übersichtsartikel ist erschienen in Wissenschaft am 4. August.
„Dies ist die erste Übersicht, die das neue Paradigma der Bildung und Persistenz organischer Bodensubstanz anwendet, um sowohl die Auswirkungen globaler Veränderungen auf den organischen Kohlenstoff im Boden von Grasland zu diskutieren als auch das Potenzial der Bindung von organischem Kohlenstoff im Boden von Grasland weltweit abzuschätzen“, sagte Erstautor Bai Yongfei vom Institut für Botanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.
Während sich die Speicherung von Kohlenstoff im Grünlandboden als eine praktikable Strategie erwiesen hat, um ihn aus der Atmosphäre zu entfernen, erfordern die Besonderheiten der globalen Kohlenstoffbindung im Grünlandboden – wie, wo und wie viel – noch mehr Forschung, um ein tieferes Verständnis zu erlangen und Best Practices zu entwickeln Empfehlungen, so die Forscher.
„In den letzten zehn Jahren hat es einen Paradigmenwechsel im Verständnis der Prozesse gegeben, die zur Bildung und Persistenz organischer Bodensubstanz beitragen, was die Schlüsselrolle von mikrobiellen Transformationen und Nekromasse für die Ansammlung von organischem Kohlenstoff im Boden hervorgehoben hat“, sagte Cotrufo.
Der Großteil des organischen Kohlenstoffbodens besteht entweder aus partikulärer organischer Substanz (POM), die aus der Fragmentierung von pflanzlichen und mikrobiellen Rückständen entsteht, oder aus mineralassoziierter organischer Substanz (MAOM), die aus einzelnen kleinen Molekülen gebildet wird, die aus Pflanzenrückständen ausgelaugt werden oder aus Pflanzenwurzeln ausgeschieden. MAOM trägt aufgrund seiner starken chemischen Bindung an Mineralien und seines physikalischen Schutzes in feinen Aggregaten zur längerfristigen Bindung von Kohlenstoff im Boden bei als POM. Mit diesem Verständnis nutzten die Forscher die vorhandene Literatur, um zu untersuchen, wie sich die Kohlenstoffspeicherung im Boden mit Grünlandtypen, Bodeneigenschaften und Klimabedingungen ändert.
„Unsere Analyse präsentiert [capacities] durch verschiedene Weltregionen und Managementstrategien, wodurch die Politik und die Entscheidungsfindung erleichtert werden“, sagte Bai.
Die Forscher fanden zum Beispiel heraus, dass 80 % des europäischen Grünlandes bei der Kohlenstoffspeicherung nicht ausgeschöpft sind, was auf ein unausgeschöpftes Potenzial bei der Kohlenstoffbindung hinweist. Weitere Erkenntnisse sind, dass ein hohes Maß an Biodiversität für die Kohlenstoffspeicherung von Bedeutung ist; dass die mikrobielle Diversität die Stabilisierungseffizienz von POM aus Grasstreu fördert, aber die von MAOM verringert; und dass die Kohlenstoffbindungskapazität pro Stickstoffeinheit im Boden in Ökosystemen, die von mit Ektomykorrhizapilzen assoziierten Pflanzen wie Savannen, Buschland und Wäldern dominiert werden, 1,7-mal größer ist als in Ökosystemen, die von mit arbuskulären Mykorrhizapilzen assoziierten Pflanzen wie Grasland dominiert werden, während MAOM immer noch relativ höher ist in der letzteren Kategorie von Ökosystemen.
Die Forscher fanden auch heraus, dass die kontinuierliche Beweidung durch Nutztiere die Pflanzenbedeckung, die Vielfalt und die Produktivität verringert und dass die saisonale oder Rotationsbeweidung die geringsten negativen Auswirkungen hat und sogar die Kohlenstoffspeicherung im Boden fördern kann.
„[We found that grassland ecosystems‘] Die Biodiversität und Funktionen von Pflanzen und Mikroben können durch eine Verbesserung der Grünlandbewirtschaftung wiederhergestellt werden, was zu einer erheblichen Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre führt und somit zur Eindämmung des Klimawandels beiträgt“, sagte Cotrufo Kohlenstoff müssen auf der Grundlage ihrer spezifischen Funktionalität und ihres Potenzials implementiert werden.“
Basierend auf ihrer Überprüfung empfehlen die Forscher weitere Forschungen, um mehr Daten über weniger untersuchte Regionen wie die afrikanischen Savannen zu sammeln, und ermutigen gleichzeitig zu sofortigen Maßnahmen zur Wiederherstellung und Bewirtschaftung von Grünland auf der Grundlage der verfügbaren Informationen und des aktuellen Verständnisses.
„Wir hoffen auf Anreize für Managementprogramme zur Wiederherstellung von Grasland, insbesondere in den Regionen der Welt, in denen Grasland am stärksten degradiert ist, um ihre weitere Degradation aufgrund globaler Veränderungen und Überweidung zu verhindern und ihre Nutzung als Senke für atmosphärischen Kohlenstoff zu optimieren“, sagte Bai.
Yongfei Bai et al., Kohlenstoffbindung im Grünlandboden: Aktuelles Verständnis, Herausforderungen und Lösungen, Wissenschaft (2022). DOI: 10.1126/science.abo2380