Wird durch Ökolandbau mehr Humus aufgebaut? Humus im Ackerbau

Mit dem Ökolandbau werden verschiedene Umweltziele der Landwirtschaft erreicht, wie durchschnittlich mehr Biodiversität und besseres Tierwohl (Sanders et al. 2025). Auch die Treibhausgasemissionen pro Flächeneinheit sind im Ökolandbau durchschnittlich niedriger als in der konventionellen Landwirtschaft und viele Studien berichten von steigenden Bodenkohlenstoffvorräten durch den Ökolandbau (zum Beispiel Gattinger et al. 2012). Veränderungen im Bodenkohlenstoffvorrat sind klimawirksam und beeinflussen die Bodenfruchtbarkeit und viele Funktionen des Bodens. Der Bodenkohlenstoff, um den es hier geht, ist organisch gebunden als Humus und wird durch Standortfaktoren wie den Bodentyp oder das Klima beeinflusst, aber auch durch die Bewirtschaftung.

Der Ökolandbau unterscheidet sich von der konventionellen Landwirtschaft in zentralen Bewirtschaftungspraktiken, die die Qualität und Menge von organischen Kohlenstoffeinträgen in die Böden und damit langfristig auch die Bodenkohlenstoffvorräte beeinflussen. Die wichtigsten Bewirtschaftungsfaktoren für Bodenkohlenstoff im Ackerbau sind die Fruchtfolge und die organische Düngung. Die bisherigen Erkenntnisse zur Wirkung des Ökolandbaus auf den Bodenkohlenstoff basieren hauptsächlich auf kontrollierten Feldexperimenten. Unklar war bisher, ob sich der Ökolandbau in der landwirtschaftlichen Praxis genauso auf den Bodenkohlenstoff auswirkt wie in den Feldexperimenten. Feldexperimente zeichnen sich durch ein optimiertes Management aus und erreichen dadurch durchschnittlich auch höhere Erträge als in der Praxis. Zudem kann sich zum Beispiel die Düngung in Feldversuchen von der in der Praxis im Ökolandbau unterscheiden.

Im Rahmen einer neuen Studie (Don et al. 2025) des Thünen Instituts wurde ein anderer Weg begangen, der allein auf Praxisdaten basierte. Um die Wirkung des Ökolandbaus auf den Bodenkohlenstoff zu untersuchen wurden zwei bundesweite Bodeninventurdatensätze ausgewertet, die die landwirtschaftliche Praxis Deutschlands abbilden. Dabei wurden nur mineralische Oberböden (0-30 Zentimeter) unter Ackernutzung betrachtet, die im Rahmen der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW, 2159 Ackerflächen) oder des HumusKlimaNetz-Projekts (811 Ackerflächen) beprobt wurden.

Da Böden in Deutschland sehr vielfältig sind und ihre Eigenschaften direkt auf die Bodenkohlenstoffvorräte wirken, mussten diese standortbedingten Unterschiede im Bodenkohlenstoff berücksichtigt und herausgerechnet werden. Dazu wurden verschiedene Ansätze genutzt, die ausführlich in einem Thünen Report (125) erläutert sind, unter anderem auch ein RandomForest-Modell, das auf selbstlernenden Algorithmen beruht. 

Im Mittel zeigte sich in den Daten der Bodenzustandserhebung kein signifikanter Unterschied im Bodenkohlenstoffgehalt und -vorrat unter ökologischer im Vergleich zu konventioneller Bewirtschaftung.

Die Validierung mit einem unabhängigen Datensatz aus dem HumusKlimaNetz-Projekt ergab gleichfalls, dass es keine Unterschiede im mittleren Bodenkohlenstoffgehalt zwischen den beiden Landwirtschaftssystemen gibt. Dies macht die Ergebnisse besonders robust, weil für die Validierung ein völlig unabhängiger Datensatz, der auch ganz Deutschland abdeckt, genutzt wurde. Das Ergebnis widerspricht bisherigen Studien und legt nahe, dass durch den Ausbau der Ökolandwirtschaft in seiner jetzigen Form kein zusätzlicher Bodenkohlenstoffaufbau erreicht wird. 

Die mittleren Unterschiede in den Standorteigenschaften zwischen den ökologisch bewirtschafteten Äckern und den konventionell bewirtschafteten Äckern waren weniger groß als erwartet. Die mittlere Bodenzahl lag für den Ökolandbau bei 45 (sowohl in der Bodenzustandserhebung als auch im HumusKlimaNetz) und für die konventionell bewirtschafteten Äcker der bei 46 (Bodenzustandserhebung) beziehungsweise bei 48 (HumusKlimaNetz).

Ein aufwendiges statistisches Modell (Stratifizierung des Datensatzes nach Bodenart) erlaubte, die beiden Gruppen von Ackerböden zu vergleichen.

Mittlerer organischer C-Gehalt und C-Vorrat der konventionell (Konv.) und ökologisch (Öko.) bewirtschafteten Ackerflächen der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW) unterschieden nach Bodenartengruppen nach KA5 und des HumusKlimaNetz unterschieden nach Bodenartengruppen nach VDLUFA (Brügge und Don 2025):

Hier zeigt sich, dass die Ergebnisse sehr ähnlich sind wie die Ergebnisse mit dem statistischen Modell, das Standortunterschiede korrigiert: Es gab keine konsistenten Unterschiede, die nahelegen, dass durch Ökolandbau zusätzlich Bodenkohlenstoff aufgebaut wird. Stattdessen gab es im Ökolandbau im Vergleich zu den konventionalen Äckern einige Bodenartgruppen mit leicht erhöhten, und einige mit etwas niedrigen Bodenkohlenstoffwerten. Die Unterschiede sind eher durch nicht vergleichbare Standortbedingungen (zum Beispiel Grundwassereinfluss, klimabegünstige gegenüber ungünstigen Lagen) verursacht, als durch die Bewirtschaftung.

Als Ursachen für die Ergebnisse wurden Faktoren untersucht, die den Eintrag an organischem Kohlenstoff in den Boden beeinflussen: Die Menge der organischen Düngung auf den Ackerflächen war im Mittel vergleichbar zwischen Ökolandbau (0,47 t C/ha/a) und konventionellem Landbau (0,45 t C/ha/a). Rund jeweils ein Drittel der Ackerflächen im Ökolandbau und im konventionellen Landbau erhielten gar keine organische Düngung in den letzten Jahren vor der Beprobung. Auch der Anbau von Zwischenfrüchten unterschied sich kaum zwischen den Anbausystemen (14 Prozent gegenüber elf Prozent der Anbaujahre). 

Die Fruchtfolge im Ökolandbau war förderlicher für den Bodenkohlenstoff: Der Anteil der sogenannten Humusmehrer (zum Beispiel Kleegras) in den Fruchtfolgen lag im Ökolandbau bei 39 Prozent, im konventionellen Landbau bei elf Prozent. Dies wirkt sich im Ökolandbau positiv auf Bodenkohlenstoff aus. Im Gegensatz dazu waren die Erträge im Ökolandbau im Mittel um 31 Prozent geringer als im konventionellen Landbau, sodass weniger Ernterückstände gebildet werden, die zum Bodenkohlenstoffaufbau beitragen. Ernterückstände bilden im Durchschnitt 85 Prozent des Ausgangsmaterials für Humus im deutschen Ackerbau (Jacobs et al. 2020). Weniger Ernterückstände in Form von Wurzeln, Stoppeln, Stroh und anderer Biomasse führen isoliert betrachtet mittel- und langfristig zu niedrigeren Bodenkohlenstoffvorräten.

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass der erwartete zusätzliche Aufbau von Bodenkohlenstoff durch den Ökolandbau in der landwirtschaftlichen Praxis unter aktuellen Bedingungen in Deutschland nicht stattfindet. Die Feldversuche, auf denen bisherige Erkenntnisse zum Ökolandbau und Bodenkohlenstoff basierten, sind nicht repräsentativ für die Praxis in Deutschland. 

Gleiche Mengen Bodenkohlenstoff werden in beiden Bewirtschaftungssystemen erreicht und trotzdem gibt es Unterschiede: Im Ökolandbau wird Bodenkohlenstoff im Wesentlichen durch die humusfördernden Fruchtfolgen mit weitaus weniger negativen Umwelteffekten aufgebaut als im konventionellen Ackerbau. Bodenkohlenstoff im konventionellen Ackerbau ist durch erheblichen Einsatz von Düngemitteln zustande gekommen ist, die mit negativen Umwelteffekten verbunden sind wie zum Beispiel Nitratauswaschung und Lachgasemissionen. Dies sollte bei der Bewertung von Bodenkohlenstoff in Ackerböden neben den Mengenberücksichtigt werden.

Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass es unabhängig von der Betriebsform ungehobene Potentiale gibt, um Humuserhalt und Humusaufbau zu fördern. Erste Ergebnisse der Widerholungsinventur der Bodenzustandserhebung zeigen, dass Bodenkohlenstoffvorräte in landwirtschaftlichen Böden unter Druck stehen und gefährdet sind (Poeplau et al. 2025). Dies ist sehr wahrscheinlich auch durch den Klimawandel verursacht.

Danksagung

Diese Studie wurde finanziert durch das BMLEH und ist möglich geworden durch die Mithilfe von vielen Landwirtinnen und Landwirten, die im Rahmen der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft und im Projekt HumusKlimaNetz mitwirken. Ihnen gilt ein ganz besonderer Dank.