Fr, 24.05.2024 — IIASA
Wenn bislang über den Kohlenstoff im Boden diskutiert wurde, hat es sich üblicherweise um organisches Material gehandelt und der wesentliche Beitrag von anorganischem Kohlenstoff im Boden wurde übersehen. Eine kürzlich in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie eines internationalen Forscherteams, an dem auch IIASA-Wissenschafter beteiligt waren, spricht nun diese Vernachlässigung an. Unter Verwendung von Machine-Learning Modellen haben die Forscher eine große Datenbank mit insgesamt 223 593 weltweiten, feldbasierten Bestimmungen von anorganischem Kohlenstoff analysiert: in den oberen 2 Metern Tiefe der Böden liegen global demnach über 2,3 Billionen Tonnen anorganischer Kohlenstoff vor, von dem in den nächsten 30 Jahren unter Umweltveränderungen bis zu 23 Milliarden Tonnen freigesetzt werden könnten.*
Der Begriff Bodenkohlenstoff bezieht sich in der Regel nur auf die organische Komponente des Bodens, den so genannten organischen Bodenkohlenstoff. Der Bodenkohlenstoff hat jedoch auch eine anorganische Komponente, den so genannten anorganischen Bodenkohlenstoff. Abbildung.
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Abbildung 1. Querschnitt durch einen Boden. Unter den von organischen Kohlenstoffverbindungen geprägten oberen Bodenschichten liegen dem Ausgangsgestein entsprechende, anorganischen Kohlenstoff enthaltende Schichten. Schichten: A - Organischer Auflagehorizont, B - Mutterboden, C - Mineralischer Bodenhorizontaus verwittertem, zermahlenen Gestein, Mineralischer Bodenhorizont, darunter:-unverwittertes Ausgangsgestein. (Bilder und Legende von Redn. eingefügt. Bild links aus: Wilsonbiggs, http://soils.usda.gov/education/resources/lessons/profile/profile.jpg.Bild Rechts: Radosław Drożdżewski, https://de.wikipedia.org/wiki/Bodenprofil. Beide Bilder stehen unter einer cc-by-sa-Lizenz.) |
Fester anorganischer Bodenkohlenstoff, häufig Kalziumkarbonat, sammelt sich eher in trockenen Regionen mit unfruchtbaren Böden an, was viele zu der Annahme veranlasst hat, er sei nicht von Bedeutung.
Erstmalige Quantifizierung von anorganischem Kohlenstoff im Boden
In einer im Fachjournal Science kürzlich erschienenen Studie haben Huang Yuanyuan vom Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und Zhang Ganlin vom Institute of Soil Science der CAS mit weiteren 25 Kollegen aus mehreren anderen Institutionen, darunter auch vom IIASA, den globalen Bestand an anorganischem Kohlenstoff im Boden quantifiziert und damit die lange Zeit vorherrschende Ansicht in Frage gestellt (H. Yuangyuan et al., 2024).
Mithilfe einer Berechnungsmethode, die wesentlich robuster ist als frühere Ansätze, fanden die Forscher heraus, dass in den obersten zwei Metern des Bodens riesige Mengen von weltweit 2 305 Milliarden Tonnen Kohlenstoff als anorganischer Kohlenstoff im Boden gespeichert sind - das ist mehr als das Fünffache des Kohlenstoffs, der in der gesamten Vegetation der Welt enthalten ist. Dieser verborgene Pool an Bodenkohlenstoff dürfte der Schlüssel zum Verstehen des globalen Kohlenstoffkreislaufs sein.
Anfälligkeit für Umweltveränderungen
"Dieser riesige Kohlenstoffspeicher ist anfällig für Umweltveränderungen, insbesondere für die Versauerung des Bodens. Säuren lösen Kalziumkarbonat auf und geben Kohlendioxid entweder als Gas oder gelöst direkt ins Wasser ab", erklärt Huang. "Viele Regionen in Ländern wie China und Indien sind von der Versauerung der Böden betroffen, die durch industrielle Aktivitäten und intensive Landwirtschaft verursacht wird. Ohne Maßnahmen zur Abhilfe und bessere Bodenpraktiken wird die Welt in den nächsten dreißig Jahren wahrscheinlich mit einer Beeinträchtigung des anorganischen Kohlenstoffs im Boden konfrontiert sein."
Veränderungen des im Laufe der Erdgeschichte gespeicherten anorganischen Kohlenstoffs im Boden haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Gesundheit des Bodens. Sie beeinträchtigen die Fähigkeit des Bodens, den Säuregehalt zu neutralisieren, den Nährstoffgehalt zu regulieren, das Pflanzenwachstum zu fördern und den organischen Kohlenstoff zu stabilisieren. In der Hauptsache spielt der anorganische Bodenkohlenstoff eine Doppelrolle, die entscheidend für die Speicherung von Kohlenstoff ist und für die Unterstützung von Ökosystemfunktionen, die von ihm abhängen.
Die Forscher fanden heraus, dass jedes Jahr etwa 1,13 Milliarden Tonnen anorganischer Kohlenstoff aus den Böden in die Binnengewässer gelangen. Dieser Verlust hat tiefgreifende, aber oft übersehene Auswirkungen auf den Kohlenstofftransport zwischen Land, Atmosphäre, Süßwasser und Ozean.
Wenn auch die Gesellschaft die Bedeutung der Böden als grundlegenden Bestandteil naturbasierter Lösungen im Kampf gegen den Klimawandel erkannt hat, so lag der Schwerpunkt auf dem organischen Kohlenstoff im Boden. Inzwischen ist klar, dass der anorganische Kohlenstoff die gleiche Aufmerksamkeit verdient.
"Obwohl die Mengen an organischem und anorganischem Kohlenstoff im Boden ungefähr gleich groß sind, wurden dem anorganischen Kohlenstoff deutlich weniger Forschungsaktivitäten gewidmet. Man ist davon ausgegangen, dass anorganischer Kohlenstoff viel stabiler ist. Mit dem Klimawandel wird er jedoch zum einen dynamischer und zum anderen kann er bei Technologien zur Sequestrierung (d.i. Abscheidung, Redn.) von Kohlenstoff eine Rolle spielen, z. B. eine verstärkte Verwitterung", erklärt der Mitautor der Studie, Dmitry Shchepashchenko, ein leitender Wissenschaftler am IIASA.
Relevanz für den Klimaschutz
Diese Studie unterstreicht die Dringlichkeit, anorganischen Kohlenstoff als zusätzlichen Hebel zur Erhaltung und Verbesserung der Kohlenstoffsequestrierung in Strategien zur Eindämmung des Klimawandels einzubeziehen. Internationale Programme wie die "4 pro 1000" Initiative, die darauf abzielt, den (hauptsächlich) organischen Kohlenstoff im Boden jährlich um 0,4 % zu erhöhen, sollten ebenfalls die entscheidende Rolle des anorganischen Kohlenstoffs bei der Erreichung der Ziele für eine nachhaltige Bodenbewirtschaftung und den Klimaschutz berücksichtigen.
Durch ein besseres Verstehen der Dynamik des Bodenkohlenstoffs, der beide Formen organischen und anorganischen Kohlenstoff einschließt, hoffen die Forscher, wirksamere Strategien zur Erhaltung der Bodengesundheit, zur Verbesserung der Ökosystemleistungen und zur Abschwächung des Klimawandels entwickeln zu können.
Huang, Y., Song, X., Wang, Y.-P., Canadell, J.G., Luo, Y., Ciais, P., Chen, A., Hong, S., et al. (2024). Size, distribution, and vulnerability of the global soil inorganic carbon. Science 384 (6692) 233-239. DOI: 10.1126/science.adi7918 [pure.iiasa.ac.at/19612] -
*Der Artikel "Study confirms giant store of global soil carbon and highlights its dynamic nature" ist am 14.Mai 2024 auf der IIASA Website erschienen (https://iiasa.ac.at/news/may-2024/study-confirms-giant-store-of-global-soil-carbon-and-highlights-its-dynamic-nature). Der Artikel wurde von der Redaktion möglichst wortgetreu übersetzt und mit 1 Abbildung plus Legende und Untertiteln ergänzt. IIASA hat freundlicherweise der Veröffentlichung der von uns übersetzten Inhalte seiner Website und Presseaussendungen in unserem Blog zugestimmt.
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