Grünlandumbruch und Treibhausgasemissionen

Hintergrund und Zielsetzung

In den vergangenen Jahren sind in Deutschland immer mehr Grünlandflächen umgebrochen worden. Treibende Kraft ist unter anderem das Etablieren neuer Biogasanlagen. Der Grünlandumbruch belastet die Atmosphäre, da er die Emissionen der Treibhausgase Kohlendioxid (CO₂) und  Lachgas (N₂O) aus den Böden verstärkt. Bisher ist es nicht möglich, die Klimawirksamkeit des Grünlandumbruchs nach Standorten differenziert zu bewerten - dafür fehlen die Daten. In unserem Projekt analysieren und bewerten wir die klimawirksamen Prozesse der Kohlenstoff- und Stickstofftransformation in Böden, wenn sie von Grünland in Acker umgewandelt werden. Die Untersuchungen sollen dazu beitragen, Prozesse der Klimawirksamkeit agrarischer Landnutzungsänderungen auf unterschiedlichen Standorten besser zu verstehen.

Zielgruppe

Wissenschaft, Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, Fachöffentlichkeit und Interessenverbände der Landwirtschaft und des Umweltschutzes.

Vorgehensweise

In Feldversuchen werden an zwei Standorten in Trenthorst und in Kleve jeweils Parzellenversuche zur Umwandlung von Grünland in Ackerland angelegt. Dabei wird die übliche Umwandlung durch Pflügen der Grasnarbe mit einer umbruchslosen Variante mit chemischer Narbenabtötung und Direktsaat verglichen. Über zwei Jahre hinweg messen wir regelmäßig Kohlenstoff- und Stickstoffdynamik im Boden. N₂O-Emissionen quantifizieren wir mit Gaswechselmessungen. Wir untersuchen die zugrunde liegenden Prozesse anhand biologischer und chemischer Bodenparameter sowie mittels Isotopensignaturen im Boden und in der Gasphase. Die Mineralisation von Humus aus der Grünlandphase erfassen wir mittels CO₂-Flussmessungen und Stabilisotopensignaturen des Kohlenstoffs. Wir führen außerdem Bodeninventuren zum Kohlenstoff- und Stickstoffvorrat durch.

Unsere Forschungsfragen

• In welchem Umfang erhöht die Umwandlung von Grünland zu Ackerland die N2O-Emission und das Auswaschen von Nitrat? Wie bildet sich dabei Lachgas und welche Prozesse sind beteiligt?
• Wie viel mineralischer Stickstoff geht über den Prozess der Denitrifikation verloren?
• Hängen N₂O-Emission und Nitratauswaschung davon ab, welche Verfahren eingesetzt werden (mechanischer Umbruch mit dem Pflug bzw. pflugloser Umbruch mittels chemische Abtötung der Grasnarbe und Direktsat)?
• Wie verläuft die Mineralisation von grünlandbürtigem, organischem Bodenmaterial nach der Umwandlung? Welche Rolle spielt dabei die mikrobielle Biomasse im Boden?
• Welche Konsequenzen hat das Umwandlungsverfahren für die Ertragsbildung und die bedarfsgerechte Düngung?