Humusvergrabung zur Speicherung von Kohlenstoff in Böden - Potentiale, Prozesse und Langzeiteffekte

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Axel Don; Professor Dr. Rolf Nieder
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239645596

Die zusätzliche Speicherung von Bodenkohlenstoff ist als Klimaschutzmaßnahme zur Reduzierung atmosphärischen CO2 anerkannt. Der Fokus von Forschung und Praxis lag bisher auf der reduzierten oder konservierenden Bodenbearbeitung, obwohl deren Effekte auf die Kohlenstoffvorräte für Böden meist marginal sind. Bislang wurde die Option der Humusvergrabung - das Einbringen von Kohlenstoff in tiefere Bodenhorizonte - als Maßnahme zu Erhöhung der Kohlenstoffvorräte nicht berücksichtigt und ist kaum untersucht. Zusätzlich sind die Prozesse und Mechanismen der langfristigen Stabilisierung und Speicherung von Kohlenstoff in Unterböden unzureichend verstanden. Bodennutzung hat zu allen Zeiten auch zur Humusvergrabung geführt. Seit dem 12. Jhdt. war Ackerbau in Form von Wölbäckern weit verbreitet. Durch das wendende Pflügen zur Mitte eines Ackerschlags entstanden Kämme unter denen fossile Ap-Horizonte vergraben wurden. Seit Erfindung des Dampfpflugs war es möglich, immer tiefer zu pflügen. Das Tiefpflügen wurde zur Melioration von Podsolen, Parabraunerden und später auch Mooren eingesetzt. In den 1960er Jahren wurden in Norddeutschland dutzende landwirtschaftliche Versuche zum Tiefpflügen angelegt.Ziele des Projekts sind:1) ein Systemvergleich zum langfristigen Einfluss von Humusvergrabung auf die Kohlenstoffvorräte von Böden, um den Klimaeffekt dieser Maßnahme in landwirtschaftlich (10 Flächen) und forstwirtschaftlich (5 Flächen) genutzten Böden sowie in fossilem Ackerland (5 Wölbackerflächen) zu quantifizieren. Dazu sollen in einem gepaarten Versuchsdesign Kohlenstoffvorräte bis in 150 cm Tiefe bestimmt werden.2) die Aufklärung der Prozesse und Mechanismen, die zu langfristiger Stabilisierung und Speicherung von zusätzlichem Kohlenstoff nach Humusvergrabung im Unterboden führen. Dazu soll neben der Bestimmung pedogener Steuerungsgrößen der Kohlenstoffspeicherung der Stabilisierungsgrad von Kohlenstoff mit Hilfe von Dichtefraktionierung untersucht werden. Diese Verfahren sind für Unterböden weiter zu entwickeln.3) die Bestimmung des Einflusses der Humusvergrabung auf die Umsatzraten von Kohlenstoff durch die 14C-Analyse an Tiefumbruchböden und nicht tiefgepflügten Böden. Durch Atombombenversuche kam es in den 1960er Jahren zu einer Verdopplung der atmosphärischen 14C-Konzentrationen, die zu einer Markierung des Kohlenstoffs vor dem Unterpflügen führten. Durch Inkubationsexperimente die potentiell Bioverfügbarkeit von vergrabenen und nicht vergrabenen Kohlenstoff analysiert. Zusammen mit bodenökologischen Parametern, wie der mikrobiellen Biomasse oder dem metabolischen Quotienten, geben diese Aufschluss über die Lebensbedingungen von Mikroorganismen im Unterboden.Die Humusvergrabung kann also als Versuchsansatz genutzt werden, um die Ursachen der langfristigen Kohlenstoffspeicherung in Unterböden besser zu verstehen und um ihr Potential für eine zusätzliche Speicherung von Bodenkohlenstoff durch gezieltes Bodenmanagement abzuschätzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen