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Pflanze

Erste Bodenzustandserhebung: So viel Humus steckt unter deutschen Äckern und Wiesen

Bodenhorizont unter Zuckerrüben

Humus bindet Kohlendioxid und dient damit nicht nur der Bodenfruchtbarkeit, sondern auch dem Klimaschutz. Quelle: landpixel.eu

Humus ist ein wichtiger Bestandteil des Bodens: Er fördert die Bodenfruchtbarkeit, mindert die Erosionsanfälligkeit und speichert Wasser. Sein Gehalt im Boden und seine Zusammensetzung sind damit entscheidende Größen für das Gelingen landwirtschaftlicher Erzeugung. Doch Humus hat noch eine weitere wichtige Funktion: Er speichert große Mengen an organischem Kohlenstoff und entzieht der Atmosphäre damit klimaschädliches Kohlendioxid (CO2). Langfristig stabile Humusvorräte im Boden sind daher auch bedeutend für den Klimaschutz.

Wie viel Humus und organischer Kohlenstoff tatsächlich in deutschen Wiesen- und Ackerböden steckt, war lange Zeit nicht bekannt, denn es gab keine einheitliche deutschlandweite Erhebung dazu. Diese Wissenslücke konnte das Thünen-Institut nun durch die "Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (siehe Infokasten) schließen. Die Daten dieser Erhebung geben erstmalig einen umfassenden Überblick über den Humusgehalt und die Vorräte an organischem Kohlenstoff unter Wiesen und Äckern – bis in eine Tiefe von einem Meter.

In der umfangreichen Erhebung erfasste das Thünen Institut nicht nur den Status quo der Kohlenstoffvorräte. Die Wissenschaftler bewerteten auch, welchen Einfluss verschiedene Klima-, Boden- und Nutzungsfaktoren dabei haben. Außerdem entwickelten sie Modelle, um abschätzen zu können, mit welchen Veränderungen in Zukunft zu rechnen ist.

Hintergrund: Bodenzustandserhebung Landwirtschaft

Deutschland hat sich im Rahmen der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen dazu verpflichtet, über die anthropogenen Quellen und Senken von Treibhausgasen und die Vorräte an Kohlenstoff in Böden und Biomasse zu berichten. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) beauftragte daher das Thünen-Institut für Agrarklimaschutz mit der Planung und Durchführung der ersten Bodenzustandserhebung Landwirtschaft, um eine bundesweit konsistente und vergleichbare Datenbasis bezüglich des Vorrates an organischem Kohlenstoff in den landwirtschaftlich genutzten Böden Deutschlands zu erhalten. Am 5. Dezember 2018 wurde der Bericht an das Bundeslandwirtschaftsministerium übergeben.

Bodenkundler des Thünen-Instituts haben dafür zwischen 2012 bis 2018 deutschlandweit mehr als 120.000 Bodenproben genommen und analysiert. Die Bodenzustandserhebung dient in erster Linie als Grundlage für die weitere Bodenschutz- und Klimapolitik der Bundesregierung. Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner möchte die Erkenntnisse aber auch in die geplante Grünland- und Ackerbaustrategie einfließen lassen. Die Bodenzustandserhebung wird in Zukunft alle zehn Jahre stattfinden, um mögliche Veränderungen der Kohlenstoffvorräte und Bodeneigenschaften zu erfassen.

Unter Grünland mehr Kohlenstoff als unter Acker

Die Ergebnisse der Bodenzustandserhebung zeigen, dass im obersten Meter landwirtschaftlicher Böden in Deutschland rund 2,5 Millionen Tonnen Kohlenstoff gespeichert sind – das ist doppelt so viel wie in allen Bäumen der deutschen Wälder zusammen.

Kühe auf der Weide

Dauergrünland speichert wesentlich mehr Kohlenstoff als Ackerböden. Quelle: landpixel.eu

Es gibt jedoch deutliche Unterschiede zwischen Acker- und Grünlandböden: So fanden die Wissenschaftler in Ackerböden im ersten Meter rund 96 Tonnen organischen Kohlenstoff pro Hektar, in Dauergrünlandböden dagegen 135 Tonnen pro Hektar. Rund zwei Drittel des organischen Kohlenstoffs befinden sich im Oberboden, das heißt also in den oberen 30 Zentimetern. Dieser Teil des Bodens erhält den meisten Kohlenstoffeintrag durch Wurzel- und Erntereste sowie organische Dünger.

Moorböden: Exzellente Kohlenstoffspeicher

Moorböden oder moorähnliche Böden haben zwar nur einen Anteil von sechs Prozent an der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche, sie speichern mit 507 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar aber ein Vielfaches von dem, was Mineralböden speichern können. Ihnen kommt daher als Kohlenstoffspeicher eine besondere Rolle zu.

Starke regionale Unterschiede

Wie viel Kohlenstoff ein Boden enthält, hängt ganz entscheidend von den örtlichen Gegebenheiten ab. Überdurchschnittlich hohe Vorräte an Kohlenstoff im Oberboden (0 bis 30 cm) konnten die Thünen-Wissenschaftler besonders in den moorreichen Regionen Nordwestdeutschlands sowie in den klassischen Grünlandregionen in Norddeutschland und im Voralpenland finden. Doch auch innerhalb der Mineralböden gibt es enorme Unterschiede: So enthalten die sandigen oder flachgründigen Böden Brandenburgs oder Mecklenburg-Vorpommerns mit 30 Tonnen pro Hektar sehr wenig Kohlenstoff. In grundwasserbeeinflussten Böden der Altmoränenlandschaften konnten die Forscher hingegen bis zu 400 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar ermitteln.

Zukunftsprognosen deuten auf Humusverluste hin

Entscheidend für den Klimaschutz und die Bodenfruchtbarkeit ist die Veränderung des Bodenkohlenstoffgehalts über einen längeren Zeitraum. Da die Bodenzustandserhebung das erste Mal durchgeführt wurde, liegen keine Vergleichswerte zu früheren Untersuchungen vor. Um dennoch eine Prognose für die Zukunft zu ermöglichen, haben die Wissenschaftler verschiedene Modelle entwickelt. Diese Modelle sagen für Gesamtdeutschland einen Verlust an organischem Kohlenstoff in Höhe von 0,19 Tonnen pro Hektar für die nächsten zehn Jahre voraus. Auch hier gibt es regional starke Unterschiede. So ist die Gefahr für Humusverluste vor allem dort hoch, wo Böden nur einen geringen Eintrag an organischem Kohlenstoff durch zum Beispiel Pflanzenreste oder organische Dünger erhalten. Auch geringe Ton- und hohe Sandgehalte begünstigen den Humusverlust.

Wie können Landwirte die vorhandenen Humusvorräte nachhaltig sichern und den Humusaufbau fördern?

Welchen Einfluss haben Standort und Nutzung auf den Kohlenstoffgehalt im Boden?

Die hohen Kohlenstoffgehalte von Moorböden machen deutlich, dass dauerhafte Wassersättigung einen enormen Einfluss auf die Kohlenstoffbevorratung hat. Die Ursachen für die unterschiedlich hohen Vorräte an Kohlenstoff in Mineralböden sind dagegen sehr komplex. Die Bodenzustandserhebung zeigt, dass in verschiedenen Bodentiefen unterschiedliche Einflussgrößen relevant sind: In den obersten zehn Zentimetern hat die Landnutzungsart (Grünland, Grünland-Wechselwirtschaft oder Acker) einen starken Einfluss auf den Kohlenstoffvorrat. Schon in 10 bis 30 Zentimetern Bodentiefe bilden jedoch Bodeneigenschaften wie Textur oder Grundwassereinfluss die wichtigsten Einflussfaktoren.

Besonders der Tongehalt hat deutlichen Einfluss auf den Kohlenstoffgehalt: Tonreiche Böden (> 45 Prozent Ton) haben in der Regel doppelt so viel Kohlenstoff im Oberboden gespeichert wie sehr sandige Böden (< 12 Prozent Ton). Mit fortschreitender Bodentiefe dominiert schließlich das geologische Ausgangsmaterial die Kohlenstoffverhältnisse.

Wie genau wurde die Beprobung im Projekt durchgeführt?

Die Bodenzustandserhebung Landwirtschaft basierte auf einer Beprobung landwirtschaftlich genutzter Böden in einem deutschlandweiten Raster von acht mal acht Kilometern – insgesamt 3.104 Beprobungspunkte. Sie wurde mit aktiver Unterstützung der Landwirte, die die beprobten Flächen bewirtschafteten und Informationen zur Bodennutzung und ihrem landwirtschaftlichen Betrieb bereitstellten, durchgeführt.

Die bodenkundliche Standortaufnahme erfolgte nach bodenkundlicher Kartieranleitung. Die Probenahme erfolgte einheitlich in den Tiefenstufen 0 bis 10, 10 bis 30, 30 bis 50, 50 bis 70 und 70 bis 100 Zentimeter. Bei Moorböden wurden auch tiefer liegende Torfhorizonte beprobt. Die Bodenaufbereitung und -analysen erfolgten zentral im Labor des Thünen-Instituts. In den Bodenproben aller Standorte und Tiefenstufen wurden folgende Bodenkenngrößen gemessen: Gehalt an organischem sowie anorganischem Kohlenstoff und Gesamtstickstoff, pH-Wert, Feinbodenanteil (< 2 mm), Grobbodenanteil (≥ 2 mm), Wurzelanteil, Trockenrohdichte des Feinbodens, Bodentextur. Ein Archiv mit getrockneten Rückstellproben von allen Beprobungspunkten und Tiefenstufen wurde am Thünen-Institut eingerichtet.