Der Klimawandel gilt als eines der drängendsten Probleme unserer Zeit. Dabei spielt der Boden eine größere Rolle als erwartet. Böden können gleichzeitig CO2 aus der Atmosphäre speichern und durch mikrobiellen Abbau organischer Substanz CO2 abgeben.
„Der Boden enthält dreimal so viel Kohlenstoff wie die Pflanzenvegetation und doppelt so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre. Daher können bereits kleine Änderungen des Kohlenstoffgehalts im Boden große Auswirkungen auf den globalen Kohlenstoffkreislauf haben, weshalb Kohlenstoff zunehmend in den Fokus gerückt wird Speicherung im Boden, um den Klimawandel abzumildern“, sagt Postdoc Johannes Lund Jensen von der Abteilung für Agrarökologie der Universität Aarhus.
Doch was braucht es, um den Kohlenstoffgehalt landwirtschaftlicher Böden zu erhöhen? Alles beginnt mit der Photosynthese, bei der Pflanzen die Energie des Sonnenlichts nutzen, um CO2 und Wasser in Sauerstoff und organische Stoffe in Form von Glukose umzuwandeln. Es geht also sehr stark darum, die Produktion pflanzlicher Biomasse zu maximieren. Im landwirtschaftlichen Kontext wird vor allem der verstärkte Einsatz von mehrjährigen Pflanzen wie Gras betont. Denn sie halten die Photosynthese länger aufrecht und lagern damit mehr Kohlenstoff in den nicht geernteten oder entfernten Pflanzenteilen, insbesondere im Wurzelwerk, ab.
Bestandsaufnahme des Kohlenstoffspeicherpotentials landwirtschaftlicher Systeme
Es gibt eine Reihe verschiedener Maßnahmen, die das Kohlenstoffspeicherpotenzial des Bodens in der täglichen Landwirtschaft beeinflussen können. Eine verlässliche Einschätzung des Kohlenstoffspeicherpotenzials unterschiedlicher Anbaumethoden erfordert jedoch viele Informationen. „Zunächst verlässt man sich auf langfristige Feldversuche, in denen die Managementpraktiken untersucht werden. Das ist notwendig, weil sich der Kohlenstoffgehalt im Boden langsam ändert – über mehrere Jahre hinweg“, sagt Professor und Sektionsleiter Jørgen Eriksen, ebenfalls von der Abteilung für Agrarökologie an der Universität Aarhus.
Das Problem ist, dass solche Langzeitexperimente selten und wertvoll sind. Die Universität Aarhus hat einen Versuch, der 1987 in Foulum eingerichtet wurde. Der Versuch besteht aus einer sechsjährigen Fruchtfolge mit zwei Jahren Kleegras, das auf einer Fläche eingeführt wurde, auf der zuvor Getreide angebaut wurde. Im Jahr 2006 wurde das Experiment jedoch in zwei Teile geteilt; eine Rotation wurde mit zwei Jahren Kleegras fortgesetzt, während eine andere Rotation nun vier Jahre lang Kleegras hatte.
Messungen zeigen, dass für die Fruchtfolge mit 1/3 Kleegras während des gesamten Zeitraums der Bodenkohlenstoff zunahm, bis ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht war. Der neue Gleichgewichtszustand wurde nach 20 Jahren erreicht, danach änderte sich der Kohlenstoffgehalt im Boden nicht mehr. Die durchschnittliche jährliche Kohlenstoffspeicherung durch Umstellung einer bisher für den Getreideanbau genutzten Fläche auf eine Fruchtfolge mit 1/3 Kleegras wurde mit 0,25 Tonnen ha-1 Jahr-1 ermittelt.
„Die größere Veränderung der Kohlenstoffspeicherung in den ersten Jahren ist im Klimakontext eine gute Nachricht, denn es braucht Maßnahmen mit deutlicher und schneller Wirkung. Die schlechte Nachricht ist, dass es für alles eine Obergrenze gibt. Nach 20 Jahren ist die Input-Nr länger wirkt, aber die 1/3-Kleegras-Rotation muss trotzdem beibehalten werden, um die erreichten Kohlenstoffwerte zu halten. Wechselt man zum Beispiel auf Getreidekulturen, sinkt der Kohlenstoffgehalt des Bodens schnell wieder“, erklärt Postdoc Johannes Lund Jensen.
Die Ergebnisse machen deutlich, dass das volle Kohlenstoffspeicherpotenzial eines Betriebsansatzes sowohl von der Zeit bis zum Erreichen eines neuen Gleichgewichts als auch von der Gesamtveränderung des Kohlenstoffbestands bestimmt wird. Erwähnenswert ist laut den Forschern, dass der Schutz von Böden mit hohem Kohlenstoffgehalt mindestens genauso wichtig ist wie die weitere Erhöhung des Kohlenstoffgehalts, da Kohlenstoff im Allgemeinen schneller abgebaut als aufgebaut wird.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Geoderma.
Mehr Informationen:
Johannes L. Jensen et al, Veränderungen des organischen C- und N-Vorrats im Boden in Kleegras: Einfluss von Grünlandanteil und organischem Dünger, Geoderma (2022). DOI: 10.1016/j.geoderma.2022.116022