CO2 im Boden spei­chern: Leit­faden für Land­wirte

Die briti­sche Land­wirt­schaft steht vor einer Heraus­for­de­rung: Um das Ziel der Klima­neu­tra­lität bis 2040 zu errei­chen, muss noch mehr Kohlen­di­oxid gespei­chert werden. Ande­rer­seits hat sich das Thema CO2-Sequestrie­rung aber als so anspruchs­voll erwiesen, dass sich die Land­wirte gezwungen sehen, nach im wahrsten Sinne des Wortes „boden­stän­di­geren“ Lösungen Ausschau zu halten.

Bäume und Sträu­cher bieten eine äußerst effek­tive Möglich­keit CO2 zu spei­chern und gelten weithin als wich­tiger Baustein zur Eindäm­mung des Klima­wan­dels. Daneben kommt auch der Bewei­dung eine wich­tige Bedeu­tung zu. Doch letzt­lich hängt eine erfolg­reiche Verbin­dung von nach­hal­tiger Land­wirt­schaft und Klima­neu­tra­lität von dem ab, was unter der Gras­narbe, im Boden, statt­findet.

Sarah Bolt, Membership Deve­lo­p­ment Manager bei King­shay Dairy Specia­lists, hat in ihrem kürz­lich veröf­fent­li­chen „Soil Carbon Report“ die wich­tigsten Erkennt­nisse eines King­shay-Projekts zu orga­nisch im Boden gebun­denen Kohlen­stoff („Soil Organic Carbon Project“), weitere Forschungs­er­geb­nisse sowie den derzei­tigen Stand des Wissens zusam­men­ge­stellt.

Sarah Bolt, Membership Deve­lo­p­ment Manager bei King­shay Dairy Specia­lists

Bewei­dung birgt ein gewal­tiges Poten­zial für die CO2-Sequestrie­rung.

Sarah Bolt

„Bewei­dung birgt ein gewal­tiges Poten­zial für die CO2-Sequestrie­rung und bietet den Vorteil, dass bis zu 90 % des CO2 als orga­nisch gebun­dener Kohlen­stoff im Boden gespei­chert werden – im Gegen­satz zu Wäldern, wo das CO2 mehr­heit­lich in der Vege­ta­tion gebunden ist“, erläu­tert Bolt. Die Einla­ge­rung von Kohlen­stoff im Boden dient darüber hinaus nicht nur der Eindäm­mung des Klima­wan­dels, sondern bildet auch die Grund­lage für gesunde, frucht­bare Böden mit guter Struktur und vorteil­haften chemi­schen und biolo­gi­sche Eigen­schaften.

Je gesünder und stabiler unsere Böden sind, desto produk­tiver sind sie und desto wider­stands­fä­higer erweisen sie sich gegen­über Nähr­stoff­aus­wa­schung, Dürre und Boden­ero­sion durch die in Groß­bri­tan­nien immer häufiger auftre­tenden Extrem­wet­ter­lagen.

„Im Rahmen unseres Projekts zu orga­nisch gebun­denem Kohlen­stoff im Boden haben wir den derzei­tigen Gehalt in briti­schem Weide­land und die wesent­li­chen Einflüsse durch CO2-Abschei­dung und -Spei­che­rung unter­sucht“, so Bolt. „Anschlie­ßend haben wir den Bericht veröf­fent­licht. Er ist als prak­ti­scher Leit­faden für Land­wirte gedacht, die sich ein besseren Über­blick über das Thema verschaffen wollen und wissen möchten, wie sie den Kohlen­stoff­ge­halt in ihrem Weide­land messen und steuern können. Das soll den Land­wirten bei der Gesund­erhal­tung ihrer Böden helfen und zu einer auf Lang­fris­tig­keit ange­legten Produk­ti­vität beitragen.“

Bewei­dung eignet sich hervor­ra­gend für die Sequestrie­rung von Kohlen­stoff im Boden.

Worauf also müssen Land­wirte achten?

Orga­nisch gebun­dener Kohlen­stoff vs. orga­ni­sche Boden­sub­stanz

„In Diskus­sionen zum Thema Boden­ge­sund­heit und CO2-Spei­che­rung tauchen immer wieder zwei Begriffe auf: Orga­nisch im Boden gebun­dener Kohlen­stoff (Soil Organic Carbon, SOC) und orga­ni­sche Boden­sub­stanz (Soil Organic Matter, SOM)“, erläu­tert Bolt. „Der orga­nisch gebun­dene Kohlen­stoff ist ein Bestand­teil der Boden­sub­stanz, welcher neben Kohlen­stoff vor allem Wasser, Nähr­stoffe wie Stick­stoff und Phos­phat sowie Boden­or­ga­nismen und deren Ausschei­dungen enthält.“

„Lange Zeit haben wir die orga­ni­sche Boden­sub­stanz unter­sucht, um den Kohlen­stoff­ge­halt zu bestimmen, und sind davon ausge­gangen, dass der orga­nisch gebun­dene Kohlen­stoff rund 58 % der Boden­sub­stanz ausmacht“, so Bolt. „Mitt­ler­weile verstehen wir besser, wodurch die Menge des im Boden gebun­denen Kohlen­stoffs bestimmt und beein­flusst wird. Dabei kann es große Unter­schiede zwischen den einzelnen Betrieben geben.“

Deshalb können Land­wirte aus einer guten bis sehr guten Boden­struktur zwar auf einen güns­tigen Gehalt an orga­nisch im Boden gebun­denem Kohlen­stoff schließen, dessen Größen­ord­nung lässt sich aufgrund der verschie­denen weiteren Bestand­teile der Boden­sub­stanz jedoch nur grob schätzen.

Boden­textur

Einer der wich­tigsten Einfluss­fak­toren für den Kohlen­stoff­ge­halt ist der Bodentyp. „Es besteht ein posi­tiver Zusam­men­hang zwischen den Tonge­halt im Boden und dem dort gebun­denen Kohlen­stoff“, erläu­tert Sarah Bolt. „Tonpar­tikel sind sehr klein und können zusammen große Ober­flä­chen bilden, die Kohlen­stoff in elek­tro­sta­ti­schen Bindungen fest­halten und so Aggre­gate bilden.“

„Dies stabi­li­siert die den Kohlen­stoff enthal­tende orga­ni­sche Substanz, und die Zerset­zung durch Boden­or­ga­nismen sorgt dafür, dass der Kohlen­stoff nicht in Form von Kohlen­di­oxid (CO2) daraus entwei­chen kann.“ Bei Sand­böden kann sich die Bindung größerer Mengen Kohlen­stoff dagegen als schwierig erweisen.

„Sand­böden stellen eine Heraus­for­de­rung dar, weil sie über keine oder nur sehr wenige Tonpar­tikel verfügen und daher keine so großen Ober­flä­chen bilden können. Das bedeutet dann aber, dass der Kohlen­stoff nicht so stabil im Boden gespei­chert werden kann“, erläu­tert Bolt. „Da spielt es dann auch keine Rolle, mit wie viel orga­ni­scher Substanz ein Sand­boden ange­rei­chert wird – er kann letzt­lich nur eine begrenzte Menge Kohlen­stoff aufnehmen, und wenn diese ausge­schöpft ist, müssen die Land­wirte darauf achten, dass dieses Niveau gehalten wird.“

Verhältnis zwischen orga­nisch gebun­denem Kohlen­stoff und Ton

Das Verhältnis zwischen dem prozen­tualen Anteil orga­nisch im Boden gebun­denen Kohlen­stoffs und des prozen­tualen Tonge­halts, der „SOC/Ton-Verhält­nis­index“, sollte bei allen bewirt­schaf­teten Boden­typen einen Mindest­wert von 0,1 errei­chen können. Auch wenn sich der Anteil orga­nisch gebun­denen Kohlen­stoffs (SOC) in einem bestimmten Betrieb in konkreten Zahlen angeben lässt, sagt dies noch nichts über die Qualität des Bodens in Bezug auf den Bodentyp aus.

Aus diesem Grund hat eine Forschungs­gruppe ein Index­system für das Verhältnis von SOC und Ton entwi­ckelt, das Böden in vier Kate­go­rien unter­teilt: Degra­diert (< 0,077), mäßig (< 0,1 ≥ 0,077), gut (< 0,125 ≥ 0,1) und sehr gut (≥ 0,125).

„Ein Sand­boden kann in keinem Fall genau so viel SOC enthalten wie ein Tonboden. Deshalb verwenden wir die Index­ka­te­go­rien, um die Bedeu­tung dieses SOC/Ton-Verhält­nisses für die Boden­struktur heraus­zu­stellen“, erläu­tert Sarah Bolt. An dem Projekt nahmen 100 Betriebe teil.

Das durch­schnitt­liche SOC/Ton-Verhältnis lag bei 0,15, wobei der nied­rigste Einzel­wert aller­dings 0,06 betrug und der höchste bei 0,54. Hinsicht­lich der Boden­ka­te­go­rien wurden 59 % des Dauer­grün­lands als „sehr gut“ klas­si­fi­ziert und 27,9 % als „gut“, während 36 % der als kurz- und mittel­fris­tiges Grün­land bewirt­schaf­teten Böden als „sehr gut“ und 41 % als „gut“ einge­stuft wurden. „Dabei ist anzu­merken, dass der Anteil der Böden, die als ‚degra­diert‘ oder ‚mäßig‘ einge­stuft wurden, beim tempo­rären Grün­land bei 23 % lag und beim Dauer­grün­land nur bei 13,1 %.“

Messung des Gehalts

Für eine effek­tive Steue­rung des SOC-Gehalts ist eine vorhe­rige Messung erfor­der­lich. „Durch die Messung ermit­teln wir das aktu­elle Niveau, unseren Ausgangs­punkt“, so Bolt. „Dies bietet uns einen Ausgangs­punkt für die Planung und Umset­zung der entspre­chenden Maßnahmen. Die Messung des SOC-Gehalts kann dabei nach zwei unter­schied­li­chen Verfahren erfolgen: 1. Glüh­ver­lust­prü­fung – Dabei handelt es sich um ein verbrei­tetes Verfahren zur Bestim­mung des Anteils orga­ni­scher Boden­sub­stanz (SOM) unter der Prämisse, dass orga­nisch im Boden gebun­dener Kohlen­stoff (SOC) daran einen Anteil von 58 % hat. 2. Verbren­nungs­ver­fahren nach Dumas – ein spezi­fi­sches und beson­ders genaues Mess­ver­fahren.“

„Dabei ist es wichtig, dass sich die Land­wirte der Unter­schiede zwischen den Verfahren bewusst sind: Die Glüh­ver­lust­prü­fung ist kosten­güns­tiger, liefert aber keine genauen Ergeb­nisse. Deshalb gilt die Probenahme auf dem Feld, gefolgt von der Laborana­lyse mit dem Verbren­nungs­ver­fahren nach Dumas als Gold­stan­dard.“ Natür­lich hängt die Wahl des Verfah­rens auch davon ab, ob der Land­wirt ledig­lich die Qualität seines Bodens prüfen oder dessen Gesund­heit verbes­sern möchte.

Viel­leicht möchte er auch durch Erhö­hung des Kohlen­stoff­ge­halts einen Beitrag zur Eindäm­mung des Klima­wan­dels leisten oder aber legt den Schwer­punkt auf die Kompen­sa­tion von Treib­hausgas-Emis­sionen und den Handel mit CO2-Zerti­fi­katen. Es empfiehlt sich, die Prüfung alle drei bis fünf Jahre zu wieder­holen und mit einer Boden­dichte-Analyse zu verbinden, um die Auswir­kungen von Verän­de­rungen der Boden­be­din­gungen auf den SOC-Gehalt zu bewerten.

Auf diese Weise können die Land­wirte die Kohlen­stoff­spei­che­rung in ihren Böden besser nach­voll­ziehen – auch im Hinblick auf eine mögliche Kompen­sa­tion oder den Zerti­fi­ka­te­handel – und ermit­teln einen konkreten Wert in Tonnen Kohlen­stoff pro Hektar (t/ha) sowie einen Entwick­lungs­trend. Für die Entnahmen von Boden­proben gelten die folgenden Voraus­set­zungen als Best Prac­tice: Prüfung im Herbst und möglichst nur auf Flächen, die seit mindes­tens sechs Monaten nicht gepflügt und auf denen kein Dünger und keine Gülle ausge­bracht wurden.

Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass die Prüfung durch dasselbe Labor und nach demselben Verfahren durch­ge­führt wird.

Maßnahmen zur Erhal­tung und Stei­ge­rung

Sobald die Mess­ergeb­nisse sowie die Ermitt­lung der Index­ka­te­go­rien vorliegen können die Land­wirte ihre Maßnahmen darauf abstimmen. „Bei als ‚degra­diert‘ oder ‚mäßig‘ einge­stuften Böden muss der SOC-Gehalt gestei­gert, bei ‚sehr guten‘ und ‚guten‘ Böden aufrecht­erhalten werden“, betont Bolt. Aus diesem Grund ist auch ein Umdenken bezüg­lich des Pflü­gens erfor­der­lich.

„Wir müssen uns über­legen, wie und warum wir neu säen – Pflügen ist dabei nach wie vor die am weitesten verbrei­teten Boden­be­ar­bei­tungs­me­thoden“, erläu­tert Bolt. Der weit­ge­hende Verzicht auf das Pflügen und die Einfüh­rung neuer Boden­be­ar­bei­tungs- und Aussaat­t­ech­niken sorgen für eine best­mög­liche Boden­ge­sund­heit und ermög­li­chen eine Stei­ge­rung der Produk­ti­vität. Bewährte Prak­tiken der Grün­land­be­wirt­schaf­tung, wie die ph-Wert-Opti­mie­rung, Düngung mit wirt­schafts­ei­genem Dünger und ziel­ge­rich­teter Pflan­zen­schutz, tragen zur Wieder­her­stel­lung eines ausrei­chenden SOM- und SOC-Gehaltes bei, insbe­son­dere auf Gras­land­flä­chen, die zur Gewin­nung von Silage dienen.

Auch der Weide­wirt­schaft kommt eine wich­tige Funk­tion zu. „Weide­vieh kann neben Vorteilen auch Nach­teile mit sich bringen, wenn beispiels­weise zu viel Vieh auf den Weiden steht, den Boden aufwühlt und so zur Verschlech­te­rung des Bodens beiträgt“, gibt Bolt zu bedenken. „Die Umtriebs­weide eignet sich gut für die Einar­bei­tung orga­ni­schen Mate­rials und verbes­sert gleich­zeitig die Produk­ti­vität und Lang­le­big­keit des Grases, so dass Neuaus­saaten und die damit verbun­dene Störung des Bodens vermieden werden können.“

Auch die Viel­falt der Gras­narbe sollte bei den Über­le­gungen in Betracht gezogen werden. „Es empfiehlt sich auf eine arten­reiche Gras­narbe zu setzen, insbe­son­dere mit Hülsen­frücht­lern wie Klee und tief wurzelnden Arten wie Zicho­rien oder Wege­rich.“ „Man schätzt, dass vorher gepflügte Böden unge­fähr 20 bis 50 Jahre benö­tigen, bis sie ihren maxi­malen Kohlen­stoff­ge­halt errei­chen“, gibt Bolt zu bedenken.

„Deshalb gilt es, keine Zeit zu verlieren. In Sachen Wirt­schaft­lich­keit und Produk­ti­vität werden land­wirt­schaft­liche Betriebe umso mehr davon profi­tieren, je früher sie tätig werden.“

Fall­studie: CO2 mit Milch­wirt­schaft im Boden binden?

Seit mehr als 30 Jahren bewirt­schaftet Familie Colling­born im briti­schen Chip­penham ihren Betrieb unter Beob­ach­tung des Kohlen­stoff­ge­halts im Boden. In einer Fall­studie berichten sie von ihrem Vorgehen und ihren über viele Jahre gesam­melten Erfah­rungen.