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Böden von Baden-Württemberg als Senke für klimarelevante Gase

Volltext

Beschreibung

Die steigende CO2-Konzentration in der Atmosphäre könnte über eine Veränderung des Pflanzenwachstums auch die C-Speicherfunktion von Böden beeinflussen. Ziel des vorliegenden Projektes war die Erforschung und Quantifizierung dieser Auswirkungen auf den Kohlenstoffumsatz innerhalb landwirtschaftlich genutzter Flächen Baden-Württembergs. Hierfür wurden im Rahmen des einzigen Freiland-CO2-Expositionsexperimentes (Mini-FACE) Baden-Württembergs die Umsatzraten der organischen Bodensubstanz unter dem Einfluss einer erhöhten atmosphärischen CO2-Konzentration ermittelt. Innerhalb dieses Sommerweizen (Triticum aestivum) Agrarökosystem wurde der Eintrag von 13C-markiertem Kohlenstoff in die organische Bodensubstanz und die mikrobielle Biomasse des Bodens innerhalb einer 5 jährigen Versuchsdauer quantifiziert. Hierzu wurden sowohl Rückstellproben aus dem ersten Jahr des Experimentes (2002)als auch aktuelle Proben von März bzw. Oktober 2004, 2005 und 2006 untersucht. Die erhöhte atmosphärische CO2-Konzentration hatte keinen Einfluss auf die mikrobielle Gesamtbiomasse, deren Aktivität und die Enzymaktivität im Boden. Die erhöhte pilzliche Biomasse auf den CO2-Expositionsflächen im März 2004 weist darauf hin, dass nur kurzfristig die Zusammensetzung der Mikroorganismengemeinschaft des Bodens verändert wurde. An den anderen Probenahmeterminen konnten keine Unterschiede in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft festgestellt werden. In Ergänzung zu den Untersuchungen innerhalb des Mini-FACE Experiments wurden Laborinkubationsexperimente in Mikrokosmen durchgeführt. Diese Experimente zeigten, dass aufgrund der veränderten Streuqualität (erhöhtes C/N Verhältnis) der Abbau von Weizenstreu und Ackerbeikräutern (Kornblume, Ackersenf) signifikant verringert war, wenn die Pflanzen unter erhöhten CO2-Konzentrationen gewachsen waren. Dies führte zu einer geringeren C-Mineralisierung innerhalb der vegetationsfreien Zeit, während der Wachstumsperiode der Sommerweizenpflanzen war die CO2-Produktion aus dem Boden jedoch unter einer angereicherten CO2-Atmosphäre erhöht. Sowohl in den Mikrokosmenversuchen, als auch im Mini-FACE Experiment wurde eine erhöhte Bodenfeuchte innerhalb der CO2-Behandlung festgestellt.

Der Eintrag von Kohlenstoff während der 5 jährigen CO2-Fumigation (Cnew) wurde mittels inverser Modellierung mit dem Kohlenstoff-Modell Roth-C (26.3) berechnet. Der Abbau des vorexperimentellen Boden-C (Cold) wurde mit den gleichen Modellparametern modelliert. Der Eintrag von Cnew in die mikrobielle Biomasse verifizierte die richtige Verteilung der unterschiedlichen C-Pools innerhalb des Modells. Proportional zur Pflanzenbiomasseproduktion wurde der Eintrag von Cnew unter der heutigen CO2-Konzentration modelliert. Die Bilanzierung des Eintrags von Cnew und des Abbaus von Cold ergab, dass der erhöhte Eintrag von Cnew unter Hoch-CO2 durch den verstärkten Abbau von Cold überkompensiert wurde; d.h., dass bedingt durch die höhere Bodenfeuchte unter Hoch-CO2, mikrobielle Abbauprozesse in trockenen Perioden weniger stark limitiert wurden als unter Normal-CO2 Bedingungen. Durch die hochaufgelösten Bodenfeuchtemessungen innerhalb des Mini-FACE Experiments war es erstmals möglich, diesen Hoch-CO2 Effekt zu quantifizieren.

Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass das untersuchte Agrarökosystem unter einer zukünftigen atmosphärischen CO2-Konzentration als Quelle und nicht als Senke für CO2 fungieren wird. Durch andere Fruchtarten bzw. Bewirtschaftungsformen mit insgesamt höherem Cnew-Eintrag kann die C-Bilanz unter Hoch-CO2 positiver ausfallen. Der CO2-Effekt auf die C-Sequestrierung fällt jedoch wesentlich geringer aus, als der, der durch eine Umstellung auf reduzierte Bodenbearbeitung bzw. Grünland erzielt werden könnte. Der insgesamt geringe CO2-Effekt und die bestehenden Unsicherheiten u.a. in Bezug auf die Interaktion mit weiteren, durch den globalen Klimawandel hervorgerufenen Umweltveränderungen (Temperatur, Niederschlagsmenge und -verteilung) verhindert derzeit eine allgemein gültige, gesicherte Vorhersage, in welchem Umfang landwirtschaftlich genutzte Böden Baden-Württembergs in Zukunft als Senke für klimarelevante Gase fungieren können.

Metadaten

TitelBöden von Baden-Württemberg als Senke für klimarelevante Gase 
Stand 2007 
Seitenzahl57 
Förderkennzeichen BWK23003

 

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