Vom Wald zum Acker

Der Mensch ist heute ein großer Einflussfaktor für den Boden und seinen Kohlenstoffhaushalt. Denn

über die Auswahl der Pflanzen, durch Düngung und Bodenbearbeitung prägt er einerseits die Lebensbedingungen der Bodenmikroben. Das wiederum beinflusst, wie viel organisches Material diese zersetzen und als CO2 freigeben. Andererseits aber bestimmt die Landnutzung auch, wie viel Kohlenstoff über die Biomasse in den Boden hineingelangt.

So könnte der Gasriese aussehen © NASA/JPL-Caltech

Werden beispieIweise Wäldern und Wiesen zu Äckern umgewandelt oder Feuchtgebiete entwässert und als Weide- oder Ackerfläche genutzt, geben diese Böden mehr Teibhausgas CO2 an die Atmosphäre ab. Gleichzeitig sinkt der Gehalt des in ihnen gespeicherten Kohlenstoffs. Wie genau sich unterschiedliche Bewirtschaftungsformen und Artengemeinschaften von Wald- und Grünlandstandorten auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden auswirken, untersuchen die Forscher des Jenaer MPI zurzeit im Rahmen von zwei großen deutschen Experimenten (Biodiversitäts-Exploratorien und The Jena Experiment). Neben dem Einfluss von Vegetation und Düngung ermitteln sie dabei auch die Rolle der Bodenorganismen für Umsetzungsprozesse.

Äcker geben mehr CO2 ab als sie aufnehmen

Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen bereits, dass Wälder, Wiesen und Weiden in Europa derzeit Kohlenstoffsenken darstellen. Sie nehmen mehr Kohlenstoff auf als sie abgeben. Ackerstandorte und Moore hingegen sind schwache Quellen – sie geben etwas mehr CO2 ab als sie aufnehmen. Diese Ergebnisse basieren auf Messungen des Gas-Austauschs zwischen Ökosystemen und der Atmosphäre sowie auf Modellrechnungen.

Der direkte Nachweis der Änderungen in den Bodenvorräten und in der Biomasse steht allerdings noch aus. Die hohe räumliche Variabilität der Bodeneigenschaften, die von der Oberfläche nicht einfach sicht- und messbar ist, erschwert die direkten Untersuchungen. Um dennoch die kleinen Änderungen in den großen vorhandenen Vorräten nachweisen zu können, müssen sehr große Probenzahlen über einen längeren Zeitraum von zehn oder mehr Jahren untersucht werden.

Die Bodenprobenahme mit Rammkernsonde und Beispiele für verschiedene Bodentypen an drei Standorten. Die Karte zeigt Probenahmestandorte an denen Änderungen im Bodenkohlenstoffgehalt untersucht werden. © MPI für Biogeochemie

Europaweite Inventur des Bodenkohlenstoffs

Im Jahr 2004 wurde im Rahmen des EU-Projekts CarboEurope an zwölf europäischen (FLUXNET-) Standorten unterschiedlicher Landnutzung eine umfangreiche Erstinventur der Bodenkohlenstoffgehalte durchgeführt. Dafür entnahmen die Forscher an 100 Stellen pro Standort Proben aus den oberen 60 Zentimetern Tiefe des Bodens und bestimmten darin den Gehalt an organischem Kohlenstoff. Diese Messungen wiederholten sie mehrfach zu unterschiedlichen Zeiten.

Das Ergebnis: Wie schnell eine veränderte Landnutzung sich auf den Kohlenstoffhaushalt des Bodens auswirkt, ist sehr unterschiedlich. Es hängt unter anderem von der Variationsbreite inerhalb des Bodens ab: Bei Ackerland stellten die Forscher nur vergleichsweise geringe Differenzen im Gehalt an organischem Kohlenstoff zwischen ihren 100 Probenstellen fest. Deutlich größer war dagegen die Variationsbreite bei Wiesen und Wäldern. „Insgesamt deuten die allgemeinen Trends darauf hin, dass Veränderungen sich etwa zwei bis 15 Jahre später nachweisen lassen“, schreiben Marion Schrumpf und ihre Kollegen. Derzeit werden diese Flächen daher nach und nach wiederbeprobt, um genauere Ergebnisse zu bekommen.