Hot Spots der Kohlenstoff-Sequestrierung im Boden

Landnutzung beeinflusst Kohlenstoff-Bindung im Boden

Alleine 2012 entwichen weltweit 35,7 Milliarden Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre. Der weltweite Ausstoß des klimarelevanten Gases nimmt weiter zu. Ein Teil wird in Ozeanen und Pflanzen wieder gebunden. Bedeutend ist der Boden unter unseren Füßen, der dreimal mehr Kohlenstoff aufnehmen kann, als in der Atmosphäre vorhanden ist. Entgegen seiner Bedeutung als mächtiger Kohlenstoffspeicher, ist dieses Potenzial meist nur den Fachkreisen bekannt.

Die kleinen Helfer beim Kohlenstoffeinbau

Wenn der Boden Kohlenstoff aufnimmt, kann er nicht für den Treibhauseffekt in der Atmosphäre verantwortlich sein. Bislang haben selbst die Experten nur gewusst, dass Kohlenstoff an kleine mineralische Teilchen bindet. Die Bodenkundler von der Technischen Universität München haben nun einen sehr speziellen Blick in den Ackerboden gewagt und herausgefunden, wo genau der Kohlenstoff bindet. Und warum.
Neben der Größe der Bodenteilchen spielt auch deren Oberfläche eine Rolle. „Der Kohlenstoff bindet an Minerale, die wenige Tausendstel Millimeter groß sind – und lagern sich dort fast ausschließlich an raue und kantige Flächen an“, erklärt Prof. Dr. Ingrid Kögel-Knabner, Leiterin des Lehrstuhls Bodenkunde an der TUM.
Die Bindungsflächen sind vermutlich sogar bevorzugter Lebensraum von Mikroben, die demnach aktiv an der Kohlenstoff-Bindung beteiligt sind. „Wir haben im Boden regelrechte Hot Spots mit hohen Kohlenstoffanteilen gefunden“, beschreibt Cordula Vogel, Erstautorin der Studie. Kohlenstoff bindet bevorzugt an den Stellen, wo Kohlenstoffanteile schon vorhanden sind. Deswegen ist er nicht gleichmäßig im Boden verteilt. Diese Hot Spots haben die Münchener nur auf 20 Prozent der Mineraloberflächen gefunden. Mit diesen Ergebnissen wollen die Experten nun gezielt Böden identifizieren, die besonders gut Kohlenstoff speichern können „Diese Erkenntnisse müssen in Modellen zum Kohlenstoff-Kreislauf berücksichtigt werden“, fordert Prof. Kögel-Knabner [1].

Die großen Helfer beim Kohlenstoffeinbau

Gegenstand der Untersuchungen waren Lössböden. Da sind fruchtbare Ackerböden, die weltweit vorkommen und daher für die Speicherung auch von großer Bedeutung sind. Die Ackerbauern können die Speicherkapazität der Böden aber auch positiv beeinflussen. Sie müssen nach der Ernte nur genügend organische Rückstände auf den Feldern hinterlassen, erklärte Prof. Kögel-Knaber gegenüber Herd-und-Hof.de. Die Bauern sollten also über die Humuswirtschaft eine regelmäßige Kohlenstoffzufuhr sicher stellen und so die von den Wissenschaftlern gefundenen Mineralteilchen „füttern“. Je nach Bodentyp kann der Kohlenstoff bis zu einigen Tausend Jahren im Boden verbleiben. Wenn aber die Zufuhr vernachlässigt wird, dann nimmt der Humusspiegel innerhalb weniger Jahrzehnte ab. Bildet der Landwirt bei der Bodenbearbeitung hingegen eine förderliche Bodenstruktur aus, hilft er dem Boden auch Wasser und Nährstoffe zu speichern.

Verteilung der organischen Substanz im Boden: Kohlenstoff reichert sich bevorzugt an bestimmten rauen Mineraloberflächen an, so genannten Hot Spots (gelbe Färbung). Foto: C. Vogel (TUM)

Noch Speicherplatz vorhanden

Eine weitere Arbeit der Bodenkundler von der TUM hat Böden in Südostdeutschland auf ihre Speicherkapazität hin untersucht [2]. Kohlenstoff wird durch Mikroben nämlich auch wieder abgebaut. Das Volumen des Speichers ist daher noch immer weitgehend unbekannt. Das Team um den Hauptautor Dr. Martin Wiesmeier hat 516 Bodenprofile in Bayern auf ihre Speicherkapazität hin untersucht. Im südöstlichen Ackerboden ist das Speicherungspotenzial erst zur Hälfte ausgeschöpft. Da geht noch was. Auch unter Grünland ist das Speicherpotenzial hoch. Deutlich geringer ist es unter dem Wald und schon nahezu erschöpft. Die Autoren haben eine starke Korrelation zwischen Sättigungsdefizit und Temperatur sowie dem Niederschlag gefunden.
Auf ganz Bayern hochgerechnet könnten in allen bearbeiteten Böden Bayerns rund 395 Millionen Tonnen Kohlenstoff gespeichert werden. Das entspricht der vierfachen Menge an Treibhausgasen des Freistaates. Die ganze Menge wird niemals im Boden gespeichert werden– aber, so die Autoren, ein gutes Bodenmanagement kann dem Boden helfen, mehr Kohlenstoff unter die Erde zu bringen.

Lesestoff:

[1] Vogel C, Kögel-Knabner I. et al, Submicron structures provide preferential spots for carbon and nitrogen sequestration in soils. Nature communications 5, 07 January 2014 doi:10.1038ncomms3947

[2] Wiesmeier M, Kögel-Knabner I. et al., Carbon sequestration potential of soils in southeast Germany dereived from stable soil organic carbon saturation. Global Change Biology Vol 20 Issue 2 635-665, Februar 2014 doi:10.1111/gcb.12384

Roland Krieg; Foto: C. Vogel (TUM)