Boden - Der große Kohlenstoffspeicher

Boden - Der große Kohlenstoffspeicher

Fr, 27.11.2015 - 11:41 — Rattan Lal

Rattan LalIcon GeowissenschaftenIn drei Tagen treffen 25 000 Delegierte aus mehr als 190 Ländern zur diesjährigen UN-Klimakonferenz (COP 21) in Paris zusammen. Deren Ziel ist es ein globales Klimaschutzabkommen zustande zu bringen, welches die drohenden katastrophalen Auswirkungen des Klimawandels verhindert aber dennoch ein Wirtschaftswachstum in gefährdeten Entwicklungsländern ermöglicht. Der renommierte Bodenexperte Rattan Lal (Ohio State University) hat in bahnbrechenden Untersuchungen das Potential des Bodens zur Kohlenstoffspeicherung aufgezeigt und darauf basierende, effiziente Verfahrensweisen, um dem globalen Wandel entgegenzuwirken. Von diesen Konzepten überzeugt, wird der französische Landwirtschaftsminister Stephane Le Foll diese unter die empfohlenen Maßnahmen der COP 21 aufnehmen. Im nachstehenden Artikel* gibt Rattan Lal einen summarischen Überblick über die Kohlenstoffspeicherung in unterschiedlichen Bodentypen. Dies ist als Einleitung zu weiteren Artikeln des Autors zu sehen, in denen er über die anthropogenen Auswirkungen auf Boden und Klima berichten und Lösungsvorschläge geben wird.

Wenn Böden richtig behandelt werden, nehmen sie aus der Atmosphäre Kohlenstoff auf – ein wichtiger Beitrag gegen die Erderwärmung. Doch die industrielle Landwirtschaft nimmt darauf keine Rücksicht.

Boden und Klima

Das Klima trägt aktiv dazu bei, wie sich der Boden ausbildet, ist untrennbar mit seiner Qualität verbunden. Der Boden wiederum beeinflusst in erheblichem Maße das Klima. Beide befinden sich in einem dynamischen Gleichgewicht.

Gräbt man mit einem Spaten ein rund 50 cm tiefes Loch und glättet dessen Wände, so sieht man eine Reihe verschiedener Schichten. Die oberste Schicht ist wahrscheinlich schwarz, es folgen braune oder graue Farbtöne, vielleicht mit schwarzen oder roten Bändern dazwischen. Diese Schichten werden „Horizonte“ genannt und sind charakteristisch für bestimmte Klimazonen. In den Nadelwäldern, die sich in den nördlichen Breiten ausdehnen, findet sich ein typisches graues Band, das wie Asche aussieht und „Podsol“ genannt wird. Viele Böden der Feuchttropen sind rot oder gelb wegen des darin enthaltenen Eisens oder Aluminiums. Sie heißen „Ferralsole“.

Die Schichten werden vom Klima verursacht. Regen löst bestimmte Mineralien und Salze und führt diese im durchsickernden Wasser nach unten. Verdunstung und Kapillarwirkung befördern sie wieder nach oben, wo sie sich in charakteristischen Schichten oder eben auf der Oberfläche ablagern. Feinpartikel können sich in einer bestimmten Tiefe ansammeln und eine wasserstauende „Ortstein“-Schicht bilden. Wasser und Säure nagen am Fels, brechen ihn auf und bilden neuen Boden. Durch das Zusammenspiel aus Klima, dem Grundgestein und der Topografie sowie durch menschliche Eingriffe wie Pflügen oder Bewässerung entstehen Böden, die entweder sandig, schluffig oder lehmig sind, sauer oder basisch, wassergesättigt oder gut entwässert, fruchtbar oder unfruchtbar.

Das Klima beeinflusst den Boden auch durch die Vegetation, die auf ihm wächst, und die Tiere und Mikroorganismen, die in ihm leben. Pflanzenwurzeln und Pilzmyzelien binden die Erde und ziehen Wasser und Nährstoffe heraus; Regenwürmer, Maulwürfe und Insekten wühlen und graben darin und sorgen für Durchlüftung und Kanäle für die Wasserabfuhr. Wenn Pflanzen absterben, werden sie zu Humus zersetzt, dieser schwarzen Schicht an der Oberfläche vieler Böden. Diese organischen Substanzen sind für die Fruchtbarkeit des Bodens von entscheidender Bedeutung. Sie halten die Bodenpartikel zusammen und schließen Wasser und Nährstoffe ein, die somit erreichbar für Wurzeln sind.

Wächst nichts oder zu wenig – zum Beispiel nach dem Pflügen oder in trockeneren Gebieten – ist der Boden den Elementen ausgesetzt. Regentropfen brechen Klumpen auf und waschen Partikel fort. Wenn starker Regen auf die Oberfläche prasselt, können sich Krusten bilden, die verhindern, dass Wasser rasch einsickern kann. Es läuft auf der Oberfläche ab und spült dabei den wertvollen Mutterboden mit weg, lässt Flüsse braun werden und Rückhaltezonen verlanden. In Trockenzeiten kann der Wind Staub und Sand aufwirbeln und hunderte Kilometer weit tragen.

Der Boden ist eine gewaltige Kohlenstoffsenke

Klima beeinflusst also den Boden – und umgekehrt wirkt sich die Beschaffenheit des Bodens auch auf das Klima aus. Kohlendioxid und andere Treibhausgase spielen hier eine besonders wichtige Rolle. Der Boden ist eine gewaltige Kohlenstoffsenke: Er enthält mehr Kohlenstoff als die Atmosphäre und die gesamte Erdvegetation zusammen(Abbildung 1). Vergleichsweise geringe Verluste der Menge organischer Substanzen im Boden können eine große Wirkung auf die Atmosphäre und damit auf die Erwärmung der Erde haben.

Abbildung 1. Kohlenstoff in Boden und Vegetation. In Europa sammelt sich der Kohlenstoff mehr in den Böden als in den Pflanzen – in Afrika ist es umgekehrt.[1].

Ackerland, das rund 1,5 Milliarden Hektar der Erdoberfläche ausmacht, enthält im Allgemeinen weniger organische Substanzen als Böden mit natürlicher Vegetation. Das Pflügen von landwirtschaftlichen Nutzflächen und das Ernten von Feldfrüchten beschleunigt die Freisetzung von Kohlendioxid in die Atmosphäre. Der Reisanbau setzt Methan frei, ein 25-fach stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid. Stickstoffdünger führt zur Emission von Distickstoffmonoxid (N2O), einem noch schädlicheren Gas. Bessere Bewirtschaftungsmethoden wie beispielsweise eingeschränktes Pflügen, Erosionsschutz, Gründüngung oder Kompost und Dung können dem Boden wieder Kohlenstoff zuführen.

Rund 3,5 Milliarden Hektar weltweit sind Weideland. Rinder und andere Wiederkäuer sind große Verursacher von Treibhausgasen: Durch Aufstoßen, Blähungen und Dung werden Methan und N2O abgegeben. Weideland in Trockengebieten nimmt relativ wenig Kohlenstoff pro Hektar auf. Da es sich jedoch über große Flächen erstreckt, kann es insgesamt sehr viel Kohlenstoff absorbieren, wenn es gut bewirtschaftet, also zum Beispiel kontrolliert beweidet wird, wenn Brände vermieden, Bäume gepflanzt, Boden und Wasser bewahrt werden, wenn erodiertes und versalztes Land sich erholen kann und Feuchtgebiete wiederhergestellt werden.

Abbildung 2. Gespeicherter Kohlenstoff nach Ökosystemen [2]. Die Renaturierung von Mooren und Feuchtgebieten lohnt sich besonders. Aber kein Ökosystem darf vernachlässigt werden.

Wälder bedecken rund 4 Milliarden Hektar Fläche auf der Erde. Die Böden, auf denen tropischer Regenwald wächst, sind erstaunlich unfruchtbar: Regen schwemmt die Nährstoffe schnell fort. Die meisten Pflanzennährstoffe und Kohlenstoffe im Regenwald sind in der Vegetation selbst enthalten. Sterben die Organismen, so zersetzen sie sich rasch in dem heißen, feuchten Klima, und die Nährstoffe werden in neuen Pflanzen wiederverwertet. Wenn Bäume gefällt oder verbrannt werden, dann werden große Mengen Kohlenstoff in die Atmosphäre abgegeben. Die Böden unter den ausgedehnten nördlichen Wäldern Nordamerikas, Skandinaviens und Nordrusslands hingegen enthalten riesige Mengen Kohlenstoff, insbesondere in Torfmooren (Abbildungen 2, 3).

Abbildung 3. Kohlenstoffgehalt des Bodens [3]. Europa emittiert viel mehr Treibhausgase als es bindet, Zudem sinkt die Qualität der Böden. Doch je weniger er lebt, umso weniger speichert er.

Vorausgesetzt, er wird richtig bewirtschaftet, ist der Boden grundsätzlich in der Lage, reichlich Kohlenstoff aufzunehmen und so zu helfen, dass die Erde sich nicht weiter erwärmt.

Entscheidend wird sein, ob es gelingt, die Fähigkeit des Bodens zur Speicherung des Kohlenstoffes wiederherzustellen.

[1] FAO, Global Forest Resources Assessment 2005, nach Atlas der Globalisierung spezial: Klima,2008 S. 35, http://bit.ly/1vZlQqi
[2] EC, Soil organic matter management across the EU, Technical Report 2011-051, S. 20, http://bit.ly/1yQrKct.
[3] JRC Topsoil Organic Carbon Content, 2003, http://bit.ly/1DcY51f

*Der Artikel stammt aus: Bodenatlas - Daten und Fakten über Acker, Land und Erde (Kooperationsprojekt zum internationalen Jahr des Bodens von Heinrich-Böll-Stiftung, IASS, BUND, Le Monde diplomatique, 2015. Alle Grafiken und Texte stehen unter der offenen Creative Commons Lizenz CC-BY-SA ) https://www.bund.net/fileadmin/bundnet/publikationen/landwirtschaft/1501...  

In den nächsten Wochen werden zwei weiteren Artikel des Autors folgen, in denen er über die anthropogenen Auswirkungen auf Boden und Klima berichten und Lösungsvorschläge geben wird.

Weiterführende Links

Zum Thema Boden und Klima sind zahlreiche Artikel im ScienceBlog, vor allem im Themenschwerpunkt ›Klima & Klimawandel‹, erschienen:

Weitere Artikel zum Thema:

inge Fri, 27.11.2015 - 11:41

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