Können Kohlenstoffspeicher im Boden den Klimawandel bekämpfen? Die Antwort ist komplizierter als Sie denken

Pflanzen wandeln durch Photosynthese Kohlendioxid in Wurzeln, Stängeln und Blättern um. Abgestorbene Äste, abgefallene Blätter und Wurzelprodukte werden dann im Boden vergraben und in organische Bodensubstanz umgewandelt. Dies ist das, was traditionell als Kohlenstoffsenke im Boden bezeichnet wird. Einfach ausgedrückt: Der Boden kann über Pflanzen Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen, umwandeln und speichern. Neuere Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Wahrheit möglicherweise nicht so einfach ist.

Dies muss bei der komplexen Zusammensetzung des Bodens beginnen. Ein Teelöffel gesunder Boden enthält mehr Bakterien, Pilze und andere Mikroorganismen als es Menschen auf der Erde gibt. Bodenhumus wurde schon immer als eine Art komplexer und stabiler makromolekularer organischer Substanz angesehen, die im Humifizierungsprozess organischer Materialien entsteht, wobei die Betonung auf dem Wort „stabil“ liegt.

Neuere Studien[1] haben jedoch gezeigt, dass „die gegenwärtigen Erkenntnisse die Bildung von großem, dauerhaftem ‚Humus‘ in Böden nicht unterstützen.“ Im Laufe des letzten Jahrzehnts haben die meisten Bodenkundler diese Ansicht akzeptiert. Ja, Böden sind sehr unterschiedlich und enthalten viel Kohlenstoff. Doch diese Kohlenstoffe werden nicht ein für alle Mal gespeichert, ohne zersetzt zu werden.

„Die Eigenschaften und Merkmale des Bodens, das, was in den Lehrbüchern steht, die Theorie der organischen Kohlenstoffansammlung im Boden haben sich größtenteils als falsch erwiesen … aber wir halten immer noch daran fest“, sagte Greg Sanford, Bodenforscher an der University of Wisconsin-Madison.

Dies wird nicht nur dazu führen, dass mehr Faktoren für bodenbasierte, naturbasierte Lösungen berücksichtigt werden, sondern auch zu gravierenden Abweichungen von bisherigen Klimamodellen führen. Studien haben gezeigt, dass die Kohlenstoffspeicherkapazität des Bodens sehr empfindlich auf Temperaturänderungen reagiert, was erhebliche Auswirkungen auf wichtige Kohlenstoffpools wie tropische Regenwälder hat [2]. Darüber hinaus muss auch das Potenzial der Landwirtschaft zur Kohlenstoffbindung und Emissionsreduzierung untersucht werden.

Der organische Kohlenstoffpool des Bodens macht etwa zwei Drittel des gesamten terrestrischen Ökosystems aus, also etwa das Dreifache des pflanzlichen Kohlenstoffpools und das Doppelte des atmosphärischen Kohlenstoffpools. Laut dem Zweiten Nationalen Bewertungsbericht zum Klimawandel belaufen sich die Reserven des chinesischen Kohlenstoffpools im Boden auf etwa 102,96 Milliarden Tonnen. Wenn die auf diesen Daten basierenden Berechnungen der CO2-Gutschriften falsch sind, bleibt uns möglicherweise viel weniger Zeit als gedacht, um den Klimawandel einzudämmen.

Im Bereich Landwirtschaft wurde auf der Klimakonferenz der Vereinten Nationen in Paris 2015 die Initiative „4/1000“ vorgeschlagen, deren Ziel darin besteht, die organische Kohlenstoffspeicherung in landwirtschaftlichen Böden weltweit um durchschnittlich 4/1000 pro Jahr zu erhöhen. Auch die Europäische Union und andere Länder haben Gesetze zur nachhaltigen Landwirtschaft erlassen, in der Hoffnung, den natürlichen Prozess der Kohlenstoffbindung, der im Boden beginnt, zu beschleunigen. Neben Bodendegradation, Verdichtung, Versauerung, Versalzung, Nährstoffungleichgewicht, Erosion und anderen Problemen müssen wir auch die Auswirkungen der Landwirtschaft auf die Kohlenstoffspeicherkapazität des Bodens im Detail berücksichtigen.

In den letzten Jahren haben Bodenkundler kontinuierlich daran geforscht, wie Kohlenstoff im Boden wirklich und nachhaltig gebunden werden kann. Das Salk-Team hatte die Idee, suberinreiche Pflanzen zur Bindung von Kohlenstoff im Boden zu verwenden. Im April 2021 schlugen die Vereinigten Staaten vor, Landwirte für den Anbau von Deckfrüchten zur Bodennährung zu bezahlen. (Es gibt Hinweise darauf, dass beim Zersetzen der Wurzeln von Zwischenfrüchten ein Teil des Kohlenstoffs im Boden verbleibt.) Es wird jedoch einige Zeit dauern, bis sich zeigt, ob diese Praktiken wirklich wirksam sind.

(Inhaltsreferenz: https://advances.sciencemag.org/content/7/21/eabd1343)

Text/Stan-Rezension/YJ

[1] Lehmann, J., Kleber, M. Die umstrittene Natur organischer Bodensubstanz. Nature 528, 60–68 (2015). https://doi.org/10.1038/nature16069

[2] Nottingham, AT, Meir, P., Velasquez, E. et al. Kohlenstoffverlust im Boden durch experimentelle Erwärmung in einem tropischen Wald. Nature 584, 234–237 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2566-4
So viel Kohlendioxid wurde freigesetzt, als Forscher den Boden in einem panamaischen Regenwald künstlich erhitzten, um die langfristigen Auswirkungen des Klimawandels zu simulieren. Sie stellten fest, dass die wärmeren Böden 55 Prozent mehr Kohlenstoff freisetzten als die Kontrollgebiete – eine viel größere Freisetzung als die meisten Klimamodelle vorhergesagt hatten.