Humus. Wie entwickeln sich die Gehalte im Boden?
Seit Anfang 2023 läuft die Wiederholung der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft. Erste Ergebnisse aus Niedersachsen und Rheinland-Pfalz zeigen, dass vor allem auf Grünland der Vorrat an organischem Bodenkohlenstoff zurückgeht. Christopher Poeplau gibt einen ersten Zwischenbericht.
Organischer Bodenkohlenstoff ist nicht nur wichtig für die Bodenfruchtbarkeit, sondern auch für den Klimaschutz. Deshalb müssen bundesweite Entwicklungen beobachtet werden. Erste Ergebnisse aus der Wiederholung der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft legen nahe, dass es insbesondere in Grünlandböden im vergangenen Jahrzehnt zu teils deutlichen Verlusten kam. Wie sind diese ersten Erkenntnisse einzuordnen?
Humus erfüllt viele wichtige Funktionen, die unsere Böden fruchtbar machen. Dazu zählen die Verbesserung der Bodenstruktur, die Erhöhung der Nährstoff- und Wasserspeicherkapazität sowie die Bereitstellung von Nahrung und Energie für das Bodenleben. Außerdem besteht Humus aus mindestens 50 % Kohlenstoff (C), welcher in der Atmosphäre als CO2 mit für den Klimawandel verantwortlich ist. Der Aufbau von organischer Bodensubstanz entspricht deshalb einem CO2-Entzug aus der Atmosphäre und kann so zum Klimaschutz beitragen.
Umgekehrt kann jedoch der Verlust an organischer Substanz diesen auch verstärken. Es ist deshalb sehr relevant, die Corg-Vorräte in Böden und verholzter Biomasse möglichst genau zu kennen, Veränderungen zu beobachten und zu verstehen. Deutschland ist verpflichtet, solche Änderungen jährlich möglichst genau zu schätzen und im Rahmen des nationalen Emissionsberichts an die EU zu übermitteln.
Das war der Anlass für die erste »Bodenzustandserhebung Landwirtschaft« (BZE-LW), die das Thünen-Institut für Agrarklimaschutz in den Jahren 2011 bis 2018 durchgeführt hat. Auf über 3.000 Standorten wurden Böden bis in 1 m Tiefe beprobt, beschrieben und analysiert. Es stellte sich heraus, dass landwirtschaftlich genutzte Böden in Deutschland aufgrund der großen Flächenanteile ebenso viel Corg speichern wie Wälder in Böden und Biomasse zusammen. Dieser riesige Vorrat ist jedoch nicht stabil. Er befindet sich durch Aufwuchs und Absterben von Pflanzen sowie dem mikrobiellen Umsatz der organischen Substanz im ständigen, wenn auch langsamen Austausch mit der Atmosphäre. Seit Anfang 2023 wird die BZE-LW zum ersten Mal wiederholt.
Im vergangenen Jahrzehnt hat sich unsere Landwirtschaft stark gewandelt. Wie haben sich Novellierungen von GAP und Düngeverordnung, weltweite Krisen, ein sich immer stärker wandelndes Klima und vielleicht sogar schon vereinzelte Initiativen für humusmehrende oder »regenerative« Anbauverfahren auf den Zustand unserer Böden ausgewirkt? Nach den ersten drei Jahren der laufenden BZE-LW lassen sich diese Fragen noch nicht vollumfänglich beantworten. Denn es konnte erst ein Teil Deutschlands beprobt und analysiert werden (Grafik). Darüber hinaus wurden die erfassten Bewirtschaftungsdaten bislang noch nicht ausreichend ausgewertet. Dennoch lassen sich für einen Teil der Republik (Schwerpunkte waren bisher Niedersachsen und Rheinland-Pfalz) bereits einige sehr relevante Beobachtungen zusammenfassen:
- In 0 bis 30 cm Tiefe kam es sowohl auf Acker- als auch Grünlandböden zu signifikanten Corg-Verlusten (es wurden nur Mineralböden untersucht, keine Moorböden). Besonders ausgeprägt waren die Verluste in Grünlandböden, wo im Mittel etwa 5 t Corg/ha innerhalb von rund zehn Jahren verlorengegangen sind bzw. die Corg-Vorräte um 5,9 % geschrumpft sind.
- Auf Ackerflächen war sowohl der absolute als auch der relative Verlust deutlich geringer (– 0,9 t/ha bzw. – 1,6 %). Und in den oberen 10 cm gab es sogar eine leicht positive Tendenz.
Die insgesamt eher negativen Corg-Entwicklungen waren erwartbar. Dies wurde sowohl in europäischen Nachbarstaaten als auch anhand der Bodendauerbeobachtung in einzelnen Bundesländern bereits ähnlich berichtet. Überrascht hat jedoch der deutliche Unterschied zwischen Ackerflächen und Grünland.
Warum verlieren unsere Agrarböden Kohlenstoff?
Den mutmaßlich größten Einfluss hat der Klimawandel. Sowohl die deutliche und kontinuierliche Zunahme der Lufttemperatur als auch das gehäufte Auftreten von Trockenjahren bzw. -perioden (2018 – 2020) sind klare Anzeichen für eine beschleunigte Veränderung der klimatischen Bedingungen im vergangenen Jahrzehnt. Die Erwärmung führt zu verstärkter biologischer Aktivität im Boden und damit auch zum verstärkten Humusabbau. Gleichzeitig ist bei Trockenheit das Pflanzenwachstum gehemmt, wodurch weniger Pflanzenreste entstehen, die zu Humus umgewandelt werden können.
Es fällt zudem auf, dass die stärksten Verluste auf kohlenstoffreichen Marsch- und Gleyböden zu verzeichnen waren (also eher nasse Standorte) sowie Böden mit Heide- oder Moorvergangenheit, die sich durch weite C/N-Verhältnisse von »normalen« Mineralböden unterscheiden.
Solche Böden sind gehäuft in Niedersachsen zu finden. Es ist also davon auszugehen, dass sich der bundesweite Trend von den aktuellen Mittelwerten unterscheiden wird. Selbst die ferne Vergangenheit der Standorte spielt also auch für die aktuelle Kohlenstoffdynamik noch eine wichtige Rolle. Dies könnte auch ein Teil der Erklärung sein, warum Grünlandstandorte höhere Verluste aufweisen als Äcker – sowohl Marsch- als auch Gleyböden werden gehäuft als Grünland genutzt. Hinzu kommt, dass bei der Bewirtschaftung von Ackerböden eine positive Entwicklung zu beobachten ist: So hat sich etwa die jährliche Anbaufläche von Zwischenfrüchten seit 2010 bundesweit verdoppelt. Auch der Anteil an konventioneller Bodenbearbeitung hat abgenommen, was die Umverteilung von Corg bzw. die leichte Zunahme in den oberen 10 cm vieler Ackerprofile verursacht haben kann.
Der tendenzielle Rückgang der Stickstoffdüngung könnte sich allerdings in beiden Landnutzungsklassen eher negativ auf die Humusvorräte ausgewirkt haben. Dies ist aber noch Gegenstand unserer Forschung. Alle genannten Faktoren wirken gleichzeitig und lassen sich ohne komplexe Statistik nicht sauber voneinander trennen. Um diese verwenden zu können, sind jedoch noch mehr Daten nötig, welche die zweite BZE-LW bis zu ihrem Abschluss im Jahr 2030 liefern wird.
Fazit
Auf Grundlage der bisherigen Ergebnisse scheint es unwahrscheinlich, dass sich über Bewirtschaftungsmaßnahmen in landwirtschaftlichen Böden tatsächlich großflächig Humus anreichern lässt. Auf den meisten Flächen geht es mit Blick auf die Klimaveränderungen eher darum, Verluste zu minimieren. Bei zunehmenden Trockenphasen ist das allerdings auch eine wichtige Anpassungsmaßnahme. Die zweite Projektphase der BZE-LW-Wiederholungsinventur wird Klarheit darüber bringen, ob es sich bei den starken Verlusten im Grünland um ein eher lokales Phänomen handelt oder ob diese bundesweit zu beobachten sind.
