Bodenzustandserhebung - Humusinventur abgeschlossen

Die Bodenzustandserhebung zeigt die Bedeutung landwirtschaftlich genutzter Böden als Kohlenstoffspeicher. Ein Beitrag von PD Dr. Axel Don, Thünen-Institut für Agrarklimaschutz, Braunschweig.

Portraitfoto PD Dr. Axel Don
Dr. Axel Don © Thünen-Institut

Wieviel Humus ist in deutschen Äckern und Grünländern gespeichert? Was bestimmt die Variabilität der Humusvorräte in Deutschland? Verändern sich die landwirtschaftlichen Humusvorräte? Diesen und weitere Fragen ist die Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW) nachgegangen. Mit der BZE-LW wurde 2011 die erste deutschlandweite Bodeninventur von Acker und Grünland gestartet, um Daten für die Treibhausgasemissionsberichterstattung und die Bewertung des Einflusses von Klima, Nutzung und Management auf die Vorräte organischer Substanz zu gewinnen. Deutschland ist international verpflichtet durch die Klimarahmenkonvention Veränderungen der Humusvorräte zu berichten. Wenn der Humusvorrat sich ändert, ändert sich auch der Vorrat an Bodenkohlenstoff, der rund die Hälfte des Humus ausmacht, und das ist klimawirksam.

Die BZE-LW ist eines der größten Bodenforschungsprojekte Deutschlands. Mehr als 3100 Standorte wurden detailliert beprobt und bodenkundlich kartiert, über 120.000 Bodenproben wurden genommen und im Thünen-Bodenlabor in Braunschweig analysiert (Abbildung 1).

Am 5. Dezember wurde der Abschlussbericht der BZE-LW in Berlin an Bundesministerin Klöckner übergeben.

Stand August 2018 Vorräte an organischem Kohlenstoff in Oberböden
© Thünen-Institut

Böden in Deutschland – ein bedeutender Humusspeicher

Die Ergebnisse der BZE-LW zeigen die große Bedeutung landwirtschaftlicher Böden für die Speicherung von Kohlenstoff. Insgesamt werden dort 2,5 Mrd. Tonnen (t) Kohlenstoff in Form von Humus gespeichert, 1,3 Mrd. t in Äckern und 1,2 Mrd. t unter Grünland (alle Angaben für 0 bis 100 cm Tiefe). Unter Grünlandnutzung lagen die mittleren Vorräte an organischem Kohlenstoff mineralischer Böden bei 136 t ha-1 (minimal 22 t ha-1 und maximal 701 ha-1) und bei Mineralböden unter Acker bei 96 t ha-1 (minimal 13 t ha-1 und maximal 512 t ha-1). In organischen Böden und ähnlichen kohlenstoffreichen Böden werden im Durchschnitt 536 t ha-1 organischer Kohlenstoff gespeichert (minimal 174 t ha-1 und maximal 1292 t ha-1, Abbildung 2). Obwohl organische Böden und ähnliche kohlenstoffreiche Böden („Moorböden“) nur auf 6% der landwirtschaftlichen Nutzfläche zu finden sind, werden dort 24 % der gesamten landwirtschaftlichen Bodenkohlenstoffvorräte gespeichert. Viele dieser Böden sind aber durch die Nutzung stark verändert und degradiert und daher eine der größten CO2-Quellen in der Landwirtschaft. Insgesamt wird in landwirtschaftlich genutzten Systemen in Deutschland ebenso viel Kohlenstoff gespeichert wie im deutschen Wald in Baumbiomasse und Boden zusammen. Die Landwirtschaft hat also die Verantwortung diese Vorräte zu erhalten und, wo möglich, zu erhöhen.

Abbildung 2 Vorräte an organischem Kohlenstoff
Vorräte an organischem Kohlenstoff ( 0-100 cm) von Mineralböden mit Ackernutzung, Dauergrünland, Anbau von Sonderkulturen sowie in landwirtschaftlich genutzten Moor- und moorähnlichen kohlenstoffreichen Böden (Dauergrünland und Acker).

Einflussgrößen für Variabilität auf nationaler Skala

Für die Unterschiede der Bodenkohlenstoffvorräte auf regionaler bis nationaler Skala spielte die landwirtschaftliche Bewirtschaftung eine untergeordnete Rolle, da die Größe der Bodenkohlenstoffvorräte dominiert wird von den Standortfaktoren wie dem Ausgangsgestein und der Bodentextur (für Mineralböden). Zudem spielt das Wasserregime eine zentrale Rolle: Mit steigendem Grundwasserstand (kartiert als Grundwasserstufe) nahmen die Kohlenstoffvorräte deutlich zu bis zum reinen Torf in nassen Moorböden. Nur in der obersten Bodentiefenstufe (0-10 cm) war außerdem die Landnutzung ein entscheidender Faktor für die Humusvorräte: Grünland speichert pro Hektar rund 40 % mehr Bodenkohlenstoff als Ackerland. Für die räumliche Variabilität der Humusvorräte spielten Klimavariable kaum eine Rolle. Dafür könnten sie umso stärker die zeitlichen Trends von Bodenkohlenstoffgehalten bestimmen. Denn eine Klimaerwärmung könnte zu Humusverlusten führen, wenn diese nicht durch einen höheren Eintrag an Biomasse (z.B. Erntereste, organische Düngung etc.) zum Humusaufbau ausgeglichen werden.

Änderungen des Humusvorrats

Mit einer ersten Inventur konnte die Frage, ob Humusvorräte zu oder abnehmen, nicht empirisch ermittelt werden. Mit Hilfe von Modellen und basierend auf den Daten der Landwirte zur Flächenbewirtschaftung der Beprobungsstandorte konnte eine Abschätzung getroffen werden. Demnach gibt es keine signifikanten Veränderungen der Bodenkohlenstoffvorräte unter Dauergrünland – sie befinden sich, laut Modell, in einem Fließgleichgewicht. Dahingegen verlieren grundwasserferne Mineralböden unter kontinuierlicher Ackernutzung im Durchschnitt nach diesem Modellansatz jährlich etwa 0,19 t Corg pro Hektar, was deutschlandweit etwa 8 Mio. t CO2-Emissionen pro Jahr entspricht. Dies ist ein in dieser Deutlichkeit unerwartetes Ergebnis, da bisherige Studien zu zeitlichen Trends von Bodenkohlenstoffvorräten in Deutschland meist keine signifikanten Änderungen gefunden haben (z.B. Höper und Groh 2012, Umweltbundesamt 2016). Die höchsten mittleren Verluste fanden sich in Teilen Nordostdeutschlands und gingen mit niedrigeren Kohlenstoffeinträgen durch Erntereste und organische Düngung einher.

Das unterstreicht die Wichtigkeit, Humusvorräte durch ausreichende Zufuhr von Streu und Wurzeln (gesteuert über die Fruchtfolge und das Ernterestmanagement) und organischen Düngern (immer im Rahmen eines effizienten Nährstoffregimes) zu erhalten. Eine Erhöhung der Kohlenstoffzufuhr in den Boden ist auch möglich mit dem Anbau von Zwischenfrüchten, deren Biomasse im Frühjahr als Gründüngung in den Boden eingearbeitet wird. Humusmanagement muss dabei immer an ein effizientes Nährstoffmanagement gekoppelt werden, um unerwünschte Umweltfolgen und zusätzliche Treibhausgasemissionen zu vermeiden.

Unter sich verändernden Klimabedingungen ist der Erhalt und, wo möglich, Aufbau von Humus eine große Herausforderung, aber auch eine wichtige Maßnahme zur Klimaanpassung.

HÖPER H, GROH H (2012): Stoffgehalte und -vorräte im Boden und deren Veränderungen. In: Tagungsband 20 Jahre Bodendauerbeobachtung in Niedersachsen. HÖPER H, MEESENBURG H (Hrsg.), Hannover, LBEG, S. 56-69.
UMWELTBUNDESAMT (2016): Erarbeitung fachlicher, rechtlicher und organisatorischer Grundlagen zur Anpassung an den Klimawandel aus Sicht des Bodenschutzes: Teil 3: Bestimmung der Veränderungen des Humusgehalts und deren Ursachen auf Ackerböden Deutschlands. Dessau-Roßlau, Umweltbundesamt.

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