Sie sind hier: Grundlagenbroschüre Boden > Zukunft der Bodenkultur > Dem Klima Rechnung tragen

Dem Klima Rechnung tragen

Andreas Gattinger, Kurt-Jürgen Hülsbergen, Adrian Müller, Andreas Fliessbach und Hartmut Kolbe

Landwirtschaft und Klimawandel sind stark mit¬einander verbunden. Auf der einen Seite wird die Landwirtschaft durch die Klimaerwärmung bedroht: Zunehmende Trockenheit, aber auch vermehrte extreme Niederschläge und Erosion bringen die Lebensmittelproduktion weltweit in Schwierigkeiten. Andererseits trägt die Landwirtschaft mit etwa 10 bis 15 Prozent zu den gesamten Treibhausgas¬emissionen bei. Berücksichtigt man Emissionen der Zulieferindustrie (Dünger, Pestizide) und der Urbarmachung von Böden durch Abholzung von Wäldern, beträgt der Anteil sogar bis zu 30 Prozent.

Zitat

» Die Humusversorgung ist nicht nur für die Bodenfunktionen und Ertragsleistungen entscheidend. Sie bestimmt auch die Kohlenstoffspeicherung der Böden und die meisten Treibhausgasflüsse der Landwirtschaft. Unsere Forschungsgruppe entwickelt in enger Zusammenarbeit mit Praxis und Beratung Humusbilanzmethoden mit dem Ziel, die Fruchtfolge, Düngung und Bodenbearbeitung so zu gestalten, dass sich standortspezifsch optimale Humusgehalte einstellen. «

Kurt-Jürgen Hülsbergen, TU München (Weihenstephan), Freising, Deutschland

Die Bedeutung der Böden im globalen Kohlenstoffhaushalt

Mit der Photosynthese bauen die Pflanzen aus atmosphärischem CO2 organische C-Verbindungen auf. Diese werden dann als Wurzelrückstände/-ausscheidungen und Pflanzenstreu an den Boden abgegeben oder als Ernte vom Feld gefahren. Der Bereich der Böden (die Pedosphäre) ist nach den Weltmeeren der zweitgrößte Kohlenstoffspeicher der belebten Erde (der Biosphäre)! In Humus und Bodenleben der Erde sind zirka 1'600 Milliarden Tonnen Kohlenstoff enthalten; das sind deutlich mehr als in Atmosphäre (780 Mrd. t C) und Vegetation (600 Mrd. t C – v.a. Holz) zusammen. Im Boden wird der Kohlenstoff aus Pflanzenrückständen und organischem Dünger teils zu CO2 veratmet, teils zu Humus umgebaut. Humus besteht zu etwa 60 Prozent aus Kohlenstoff. Bei einem C-Gehalt von 1 Prozent (das entspricht etwa 1,7 Prozent Humusgehalt) sind im Oberboden etwa 45 t C pro Hektar gebunden.

Die Umsatz- und Abbaugeschwindigkeit der organischen Substanz variiert von wenigen Tagen bis Wochen bei frischem Pflanzenmaterial bis zu Jahren oder Jahrzehnten bei Stroh, Stallmist oder reifem Kompost – und zu Jahrhunderten oder Jahrtausenden bei hochvernetztem Humus. Je mehr die Humusverbindungen untereinander und an Tonminerale gebunden und in strukturstabile Bodenkrümel eingebettet sind, desto geschützter sind sie vor Abbauprozessen.

Die Rolle des Bodens im Kohlenstoffhaushalt

Der Humusauf- und der Humusabbau spielen in den für das Klima relevanten Kohlenstoffflüssen eine wesentliche Rolle. Der CO2-Gehalt der Atmosphäre nimmt zur Zeit jährlich um 3,3 Gt C zu. Der C-Austausch mit dem Kalk, dem mit Abstand größten Kohlenstoffspeicher, geht wesentlich langsamer und ist deshalb hier nicht aufgeführt. © Bild: Heinz Flessa verändert durch: FiBL, Andreas Gattinger/Claudia Kirchgraber

Das Potenzial des Biolandbaus, Kohlenstoff in Böden zu speichern

Weltweite Systemvergleiche zeigen, dass ökologische Anbausysteme jährlich etwa 500 kg mehr C pro Hektar binden können als gängige Vergleichssysteme. Die Böden speichern in den ersten zehn bis 30 Jahren nach der Bewirtschaftungsumstellung zusätzlichen Kohlenstoff. Danach stellt sich ein neues Gleichgewicht ein. Wird jedoch auch im Biolandbau die Fruchtfolge stark vereinfacht, vielleicht sogar der Kleegrasanbau in Hauptfruchtstellung aufgegeben, kann der bestehende Humus Definitiv nicht gehalten werden. Auch intensive Bodenbearbeitung regt den Humusabbau an und verbraucht darüber hinaus viel Erdöl.

Breit angelegte Studien in Europa zeigen, dass die meisten Böden zurzeit netto Kohlenstoff in die Atmosphäre abgeben. Ein Grund ist, dass die bereits gestiegenen Durchschnittstemperaturen zu Humusabbau führen, also selbstverstärkend wirken. Aber diese Studien zeigen auch, dass in der Praxis nur eine kleine Minderheit der Betriebe tatsächlich ihr Potenzial zum Humusaufbau nutzt!

Methan und Lachgas

Tendenziell nimmt grüne Bodenoberfläche CO2 auf, braune Oberfläche hingegen gibt CO2 ab. © FiBL, Bild: Thomas Alföldi

Methan (CH4) hat eine 20–40-mal stärkere Treib¬hauswirkung als CO2. Lebendige und gut durchlüftete Böden nehmen Methan aus der Atmosphäre auf und bauen es ab. Dem steht die Methanerzeugung durch Wirtschaftsdünger entgegen. (Mist-) Kompostwirtschaft erzeugt viel weniger neues Methan als andere Hofdünger.

Lachgas (N2O) hat sogar eine 310-mal stärkere Treibhauswirkung als CO2. Es entsteht, wenn im Boden, und sei es nur für kurze Zeit, Sauerstoffmangel herrscht. Je größer die Stickstoffmengen und -konzentrationen sind, die durch Dünger eingebracht werden, desto mehr Lachgas kann entstehen. Daraus folgt, dass einerseits zu hohe Konzentrationen von mineralischem Stickstoff (Nmin) in der Bodenlösung vermieden und andererseits eine gute natürliche Luftversorgung und Wasserleitfähigkeit des Bodens sichergestellt werden sollte. Untersuchungen haben gezeigt, dass organische Dünger mit hohen Ammonium-N-Gehalten ein großes N2O-Verlustpotenzial haben. Solche Dünger, wie z.B. Schweine- oder Biogasgülle, können gleich schädlich wirken wie Ammoniumnitratdünger. Es gehört zur hohen Kunst der Landwirtschaft, den N-Eintrag und die N-Mineralisierung aus organischen Verbindungen dem tatsächlichen Pflanzenbedarf anzupassen. Ein eher früher, nicht tiefer Kleegrasumbruch mit sofortiger Folgekultur hilft, dass im Winterhalbjahr nach Frost-Tau-Zyklen «unverdaute» Pflanzenreste nicht zu hohen Lachgasemissionen führen.