Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Kohlenstoffvorräte in Böden

 

2. Klima und Klimawandel

 

Inhalt dieses Kapitels

1. Einfluss des Klimawandels
2. Einfluss des Klimawandels am Forschungsstandort Thyrow

 

1. Einfluss des Klimawandels

Je nach geographischer Lage kann sich durch den Klimawandel beispielsweise durch längere jährliche Wachstumsperioden, zunehmende Niederschläge, höhere Temperaturen und abnehmende Wolkenbedeckung durchaus eine positive Wirkung auf die Kohlenstoffbindung in Vegetation und Böden einstellen. Hier muss räumlich zum Teil stark differenziert werden. Diesbezügliche Schätzungen gehen davon aus, dass die Wirkung des Klimawandels in den letzten zwei Jahrzehnten global zu einer um etwa 6 % gesteigerten Nettoprimärproduktion der Biosphäre geführt hat. Diese Betrachtung stützt Modellprognosen, die diesbezüglich auch in den kommenden 50 Jahren von einem Wachstum der terrestrischen Kohlenstoffsenken ausgehen. Allerdings gehen diese Modellprognosen auch davon aus, dass die globale Bodenatmung die Kohlenstoffaufnahmeraten der terrestrischen Kohlenstoffsenken ab der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts, beispielsweise durch die Destabilisierung tropischer Kohlenstoffsenken aufgrund von zunehmenden Dürren insgesamt übersteigen wird. In einigen Modellprognosen wird die Pedosphäre deshalb vor allem auch wegen der zunehmenden globalen Temperaturen von einer Kohlenstoffsenke zu einer Kohlenstoffquelle.

Dieser Übergang hängt allerdings auch stark vom Landmanagement und einem möglichen Landnutzungswandel ab. So könnnen, einhergehend mit dem Klimawandel, durch Landmanagement und einen Landnutzungswechsel die Auswirkungen des Klimawandels lokal stark beeinflusst werden. Während sich Aufforstung und wiedervernässende Maßnahmen senkend auf den Kohlenstoffausstoß des Bodens in einem Ökosystem auswirken, führen gegenteilige Maßnahmen der Entwaldung und Entwässerung zu einer Zunahme des Kohlenstoffausstoßes und somit zu einer Beschleunigung des Klimawandels.

Während der Klimawandel im Frühjahr zu einer verstärkten Kohlenstoffaufnahme aus der Atmosphäre führen wird, werden die trockeneren Sommer zu einer verringerteren Kohlenstoffbindung führen, wie es beispielsweise während der besonders großen Hitzewelle im Sommer 2003 bereits nachgewiesen werden konnte. In diesem Jahr war die Bruttoprimärproduktion (GPP) um 30 % reduziert, während die Bodenatmung gleichzeitig deutlich erhöht war. Die momentan noch positive Wirkung der Pedosphäre als Kohlenstoffsenke würde sich dadurch umkehren, sodass mehr klimarelevante Gase emittiert als aufgenommen werden. Eine durch den Klimawandel hervorgerufene Zunahme von ökosystemischen Störungen, wie beispielsweise Waldbränden, würde ebenfalls dazu führen, dass sich die Pedosphäre zu einer stärkeren Kohlenstoffquelle wandeln würde. In einem gesonderten Kapitel zu Permafrostböden wird näher erläutert, wie diese Böden auf den Klimawandel reagieren. Wie eingangs beschrieben wird es aber wahrscheinlich auch Ökosysteme geben, deren Vegetation von einem Klimawandel profitiert und deren Nettoprimärproduktion entgegen dem globalen Trend dadurch zunehmen wird.

 

Durch den Klimawandel unmittelbar beeinflusste Faktoren

  • Höhere Temperaturen führen zu einer Zunahme der Bodenatmung (Boden als Kohlenstoffquelle)

  • Das mit höheren Temperaturen verbundene Auftauen des Permafrostes führt zur verstärkten Bodenatmung (Boden als Kohlenstoffquelle)

  • Zunahme von natürlichen Störungen, wie Waldbränden (Boden als Kohlenstoffquelle)

  • Veränderung der Vegetation (je nach Veränderung Boden als Kohlenstoffquellen oder -senken)

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2. Einfluss des Klimawandels am Forschungsstandort Thyrow

(v.a.) verfasst von Thomas Gäbert

Der Einfluss des Klimas auf den Kohlenstoffgehalt wurde am Forschungsstandort Thyrow der Humboldt-Universität zu Berlin in den laufenden Feldversuchen, die im Kapitel Acker- und Pflanzenbau beschrieben werden, untersucht. Im Bezug auf den Kohlenstoffgehalt sind am Standort Thyrow insgesamt rückläufige Tendenzen zu beobachten, während die relativen Verhältnisse etwa gleich bleiben. Im Statischen Nährstoffmangelversuch liegen die absoluten Verluste im Vergleich der Durchschnittswerte von 1965 bis 1969 und der von 2002 bis 2006 zwischen 45 mg 100 g-1 (ungedüngt) und 95 mg 100 g-1 (Kaliummangel) und die relativen zwischen 8 % (NPK, Kalk, Stallmist) und 20 % (Kaliummangel). Ellmer und Baumecker (2005) führen dies auf veränderte klimatische Verhältnisse zurück, denn die Lufttemperatur stieg im gleichen Zeitraum um etwa 1 °C an, was etwa 0,3 °C in zehn Jahren entspricht (Baumecker, Ellmer und Chmielewski, 2002). Neben der Lufttemperatur stieg auch die Bodentemperatur in 20 cm Tiefe deutlich an, was zu längeren wirksamen Mineralisierungszeiten für die organische Bodensubstanz führte (Ellmer und Baumecker, 2005). Dies hatte wiederum einen beschleunigten Abbau der organischen Bodensubstanz zur Folge. In den ersten 20 bis 30 Jahren des Versuches hatten sich Fließgleichgewichte eingestellt, die größtenteils auf die differenzierte mineralisch-organische Düngung zurückzuführen waren. Die Veränderungen (meist Abnahmen), die seit 1957 zu beobachten sind, zeigen hingegen eine vornehmliche Beeinflussung durch veränderte Klimabedingungen. Ein entsprechender Fortlauf der Entwicklungen scheint also gegeben, obgleich ein standortspezifischer minimaler Corg-Gehalt nicht unterschritten wird, was an den langfristig ungedüngten Prüfgliedern abzulesen ist.

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Literatur:

Baumecker, M.; Ellmer, F.; Chmielewski, F.-M. (2002): Langfristige Entwicklung der Humusgehalte eines Sandbodens unter dem Einfluss von Düngung und Klima. Arch. Acker- Pfl. Boden. 48, S. 533-542.

Canadell, J.; Pataki, D.; Pitelka, L. (2007): Terrestrial Ecosystems in a Changing World. Springer-Verlag Heidelberg.

Ellmer, F.; Baumecker, M. (2005): Der Statische Nährstoffmangelversuch Thyrow - Ergebnisse nach 65 Versuchsjahren. Archives of Agronomy and Soil Science 51, S. 151-161.