Wie viel Kohlenstoffspeicherung ist mit Humusaufbau möglich?

June 28, 2019, 3:19 p.m.

Nachdem Sie im letzten Beitrag erfahren haben, dass die CO2 - Fixierung im Boden die Bodenfruchtbarkeit und die Ertragssicherheit erhöht und gleichzeitig durch die Bindung von CO2 aus der Atmosphäre das Klima schützt, lesen Sie diesmal, wie viel Kohlenstoff in welchem Zeitraum durch Humusaufbau im Boden gebunden werden kann.

 

Das Potenzial unserer Böden

Das Thünen-Institut hat 2018 mit der „Bodenzustandserhebung Landwirtschaft“ einen aktuellen und einheitlichen Datensatz zur Situation des Kohlenstoffgehalts der Böden in Deutschland erarbeitet und veröffentlicht . Diese Bestandsaufnahme zeigt, dass landwirtschaftlich genutzte Böden derzeit rund 2,4 Milliarden Tonnen Kohlenstoff speichern – und damit mehr als doppelt so viel CO2 wie alle Bäume in den Wäldern Deutschlands zusammen.

Weiterhin geht die Studie der Frage nach, wie unterschiedliche Faktoren die Höhe des Humusgehalts im Boden beeinflussen. Die jeweilige Speicherleistung ergibt sich aus dem komplexen Zusammenspiel zwischen der Menge und Zusammensetzung der eingebrachten organischen Substanz sowie deren Umsetzung, Abbau und Stabilisierung im Boden. Diese Prozesse werden maßgeblich durch Bodeneigenschaften wie biologische Aktivität, Textur, pH-Wert, Wassersättigung und Sauerstoffverfügbarkeit, durch die Zusammensetzung der eingetragenen organischen Substanz sowie durch Klimafaktoren wie etwa Temperatur und Niederschlag beeinflusst. Die Humusgehalte in landwirtschaftlich genutzten Böden sind deshalb sehr variabel: Sie reichen von unter einem Masse-Prozent in sehr schwach humosen Böden bis zu 100 Prozent in Moorböden. „Die Höhe der Humusvorräte in unseren Böden wird [jedoch] in erster Linie durch Standortfaktoren beeinflusst. Auf der einzelnen Fläche bestimmen darüber hinaus die landwirtschaftliche Nutzung und Bewirtschaftung die Humusvorräte“1.

 

Welche Maßnahmen bringen wie viel Kohlenstoff in den Boden?

Böden unter Dauergrünland weisen im Mittel höhere Humusvorräte auf als vergleichbare Böden unter Ackernutzung. Der ganzjährige Bewuchs, eine intensive Durchwurzelung sowie der übliche Einsatz von organischen Düngern führen auf vergleichbaren Standorten dazu, dass die Vorräte an organischem Bodenkohlenstoff unter Acker rund ein Drittel niedriger sind als bei Grünlandnutzung2.

Aber auch beim Ackerbau haben Landwirte verschiedene Möglichkeiten, den Humusaufbau über den Eintrag von Pflanzenresten zu fördern: Dazu gehören insbesondere der Anbau von Zwischenfrüchten und Untersaatenfür eine möglichst ganzjährige Begrünung des Bodens, der Anbau mehrjähriger Kulturen wie z. B. Kleegras, der Verbleib von Ernteresten auf dem Acker sowie ein hohes und sicheres Ertragsniveau, das auch mit entsprechend großen Mengen von Ernterückständen einhergeht. So wurde nachgewiesen, dass die Vorräte an organischem Kohlenstoff in Ackerböden durch langjährigen Zwischenfruchtanbau innerhalb von 20 Jahren im Mittel um acht Tonnen Kohlenstoff pro Hektar im Oberboden gesteigert werden konnten3.

 

»Hierbei ist jedoch nicht außer Acht zu lassen, dass durch die Düngeverordnung Grenzen zur Düngemenge und somit natürlich auch für die Humusanreicherung gesetzt sind.«

 

Auch die organische Düngung, insbesondere von Stallmist und Kompost, kann im Vergleich zu Ackerböden ohne organische Düngung wesentlich zum Aufbau von Humus beitragen und langfristig zwei bis 22 Tonnen pro Hektar mehr Kohlenstoff im Boden binden4. Geht man von zwei Tonnen Kohlenstoff pro Hektar aus, wäre bei einer Acker- und Grünlandfläche von ungefähr 16 Millionen Hektar in Deutschland eine Bindung von rund 32 Millionen Tonnen CO2 denkbar. Bei dem aktuellen Preis eines CO2-Zertifikats von etwa 25 € pro Tonne5 würde dies einem Wert von rund 800 Millionen € oder 50 € pro Hektar entsprechen.

Bei der organischen Düngung ist jedoch nicht außer Acht zu lassen, dass durch die Düngeverordnung Grenzen zur Düngemenge und somit natürlich auch für die Humusanreicherung gesetzt sind.

Im ökologischen Landbau, bei dem ausschließlich organischer Dünger und kein mineralischer Dünger eingesetzt, wird mehr Kleegras oder Luzernegras als stickstofffixierende und humusmehrende Kultur angebaut. Zusammen im globalen Durchschnitt ergibt sich daraus ein Potenzial, die Kohlenstoffvorräte im Boden im Vergleich zu konventionell bewirtschafteten Böden um etwa drei bis vier Tonnen pro Hektar zu erhöhen6.

 

Humusaufbau im Unterboden

Unterböden unterhalb von 30 cm Tiefe weisen generell niedrigere Humusgehalte auf aus als Oberböden und haben dadurch ebenfalls ein großes Potenzial, dauerhaft zusätzlichen organischen Kohlenstoff zu speichern. Durch tiefwurzelnde Pflanzen lässt sich mehr Humus in die Tiefe bringen. Auch Regenwürmer und ein durchlässiger, nicht verdichteter Boden sind dazu wichtig. Eine technische Maßnahme zur Kohlenstoffsequestrierung im Unterboden von Ackerflächen ist ein Tiefumbruch, bei dem humusreiches Oberbodenmaterial in den Unterboden eingepflügt und dort stabilisiert wird. Im Mittel werden hierdurch die Vorräte an organischem Bodenkohlenstoff in Mineralböden um 15 Tonnen pro Hektar erhöht7. Solche Maßnahmen sind jedoch wegen der hohen Kosten und möglicher negativer Nebenwirkungen nicht auf allen Flächen sinnvoll nutzbar.

 

Konservierende Bodenbearbeitung punktet nicht bei der Kohlenstoffspeicherung

Konservierende Bodenbearbeitung oder Direktsaatverfahren haben laut einer Studie von Luo et al. (2010)8 in den meisten Fällen keinen signifikanten Einfluss auf die Humusvorräte im Bodenprofil. Sie führen zwar zu einer Humusanreicherung in den obersten Zentimetern des Bodens, gleichzeitig aber auch zu einem Humusverlust in den darunterliegenden Bodenschichten.

 

Zeit spielt eine Rolle

Alle genannten Maßnahmen wirken in erster Linie über den erhöhten Eintrag an organischem Kohlenstoff humusaufbauend. Ihr Potenzial zur Kohlenstoffanreicherung in Böden ist damit sowohl mengenmäßig als auch zeitlich begrenzt, da sich ein neues Gleichgewicht zwischen Eintrag und Mineralisation von organischem Kohlenstoff einstellt. Entsprechend ist auch die Klimaschutzwirkung durch die zusätzliche Bindung von Kohlenstoff im Boden begrenzt.

Wird die humusaufbauende Maßnahme beendet, gehen die zuvor angereicherten Kohlenstoffvorräte rasch wieder verloren. Diese Zusammenhänge verdeutlichen, dass Klimaschutz durch Humusaufbau in jedem Fall Kontinuität erfordert. Außerdem steht ein vermehrter Humusaufbau in Konkurrenz zu anderen Zielen, wie beispielsweise der energetischen Verwertung von Ernteresten.

Welche weiteren Konkurrenzsituationen sich dadurch ergeben und welche Auswirkungen ein vermehrter Humusaufbau auf die Ökosysteme sowie die Nahrungsmittelproduktion hat, erfahren Sie im nächsten Beitrag

 

Das erfahren Sie in den weiteren Beiträgen unserer Humus-Reihe:

Klimaschutzgesetz: Druck oder Chance für die Landwirtschaft

Die Folgen des Humusaufbaus im Blick

Dialog Humus

 

1 https://www.bmel.de/DE/Landwirtschaft/Pflanzenbau/Boden/_Texte/Vorstellung%20erste%20Bodenzustandserhebung.html
2 Poeplau C., Don A., Vesterdal L., Leifeld J., Van Wesemael B., Schumacher J., Gensior A. (2011): Temporal dy- namics of soil organic carbon after land-use change in the temperate zone – carbon response functions as a model approach. Global Change Biology 17(7): 2415–2427.
3 Poeplau C., Don A. (2015): Carbon sequestration in agricultural soils via cultivation of cover crops – a meta-analysis. Agriculture Ecosystem & Environment 200(1): 33-41.
4 Körschens, M., Albert, E., Armbruster, M., Barkusky, D., Baumecker, M., Behle-Schalk, L., Bischoff, R., Cergan, Z., Ellmer, F., Herbst, F., Hoffmann, S., Hofmann, B., Kismanyoky, T., Kubat, J., Kunzova, E., Lopez-Fando, C., Merbach, I., Merbach, W., Pardor, M. T., Rogasik, J., Ruhlmann, J., Spiegel, H., Schulz, E., Tajnsek, A., Toth, Z., Wegener, H. & Zorn, W. (2013): Effect of mineral and organic fertilization on crop yield, nitrogen uptake, carbon and nitrogen balances, as well as soil organic carbon content and dynamics: results from 20 European long-term field experiments of the twenty-first century. Archives of Agronomy and Soil Science, 59, 1017–1040.
5 https://www.finanzen.net/rohstoffe/co2-emissionsrechte
6 Gattinger, A., Muller, A., Haeni, M., Skinner, C., Fliessbach, A., Buchmann, N., Mader, P., Stolze, M., Smith, P., Scialabba, N.E.H. & Niggli, U. (2012): Enhanced top soil carbon stocks under organic farming. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109, 18226-18231.
7 Alacantara V., Don A., Well R., Nieder R. (2016): Deep ploughing increases agricultural soil organic matter stocks. Global Change Biology 22(8): 2939–2956.
8 Luo, Z. K., Wang, E.L. & Sun, O.J. (2010): Can no-tillage stimulate carbon sequestration in agri-cultural soils? A meta-analysis of paired experiments. Agriculture Ecosystems & Environment, 139, 224–231.

Autor Anna Bouten
2019 28. June