Institut für
AK Agrarklimaschutz
Organische Bodensubstanz
Bodenfruchtbarkeit stärken und das Klima schützen
Kontakt: Axel Don und Christopher Poeplau
Die organische Bodensubstanz – oder kurz Humus – ist der zentrale Indikator für Bodenfruchtbarkeit. Der Aufbau von Humus entzieht der Atmosphäre Kohlendioxid (CO2) und kann damit eine Klimaschutzmaßnahme sein. Dafür muss Humus langfristig in Böden stabilisiert werden. Humusverluste sind verbunden mit der Emission von CO2 und oft auch Lachgas (N2O) und damit klimabelastend. Im Arbeitsbereich Organische Bodensubstanz arbeiten wir auf unterschiedlichen Skalen, von den Grundlagen der biochemisch und biophysikalisch gesteuerten Stabilisierung von organsicher Substanz bis zu Fragen wie sich verändertes landwirtschaftliches Management und langfristige Klimaänderungen auf die nationalen bis globalen Vorräte an organischer Bodensubstanz auswirken. Teil des Arbeitsbereichs ist auch das deutschlandweite Bodenmonitoring mit der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft, in der wir an rund 3000 Acker- und Grünlandstandorten deutschlandweit Humusvorratsänderungen analysieren. Die gewonnen Daten gehen direkt in die Emissionsberichterstattung im Bereich Landnutzung und Landnutzungsänderung (LULUCF) ein (siehe Emissionsberichterstattung).
Als Pendant zur Bodenzustandserhebung Wald wurde die Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW) in den Jahren 2011-2018 erstmals durchgeführt. In einem systematischen Raster wurden mehr als 3000 Acker-, Grünland- und Sonderkulturstandorte bis in 1 Meter Tiefe beprobt, um erstmalig ein repräsentatives Bild über die Bodenkohlenstoffvorräte in landwirtschaftlich genutzten Böden Deutschlands zu erhalten. Dieser Daten- und Probensatz ist nicht nur eine zentrale Basis für die nationale Emissionsberichterstattung für Treibhausgase, er bildet auch eine wichtige Forschungsgrundlage im Institut. Eine Wiederholungsinventur ist 2022 gestartet.
Die zentralen Fragen unseres Arbeitsbereichs sind:
- Welche landwirtschaftlichen Maßnahmen können Humus aufbauen und wieviel?
- Wie sind Humusaufbau und Carbon Farming im Kontext Klimaschutz zu bewerten?
- Wie verändern sich die Humusvorräte in Deutschland und aus welchen Gründen?
- Welche Mechanismen steuern die Kohlenstoff-Stabilisierung in landwirtschaftlich genutzten Böden?
- Welche Funktionen hat Humus in den Bereichen Bodenschutz und Bodenfruchtbarkeit?
Wir nutzen für unsere Forschung ein breites Spektrum an Methoden mit Schwerpunkt in der Freilandforschung an Standorten in Deutschland und Europa. Viel Erfahrung haben wir in der Beprobung von Böden und pflanzlicher Biomasse u.a. von Langzeitfeldexperimenten. Gleichzeitig haben wir eine leistungsstarke Laboranalytik zur Quantifizierung und Charakterisierung der organischen Bodensubstanz (u.a. Fraktionierung, NIR, MIR, stabile Isotope) und zu Erfassung der mikrobiellen Umsetzungsprozesse von Humus (u.a. mikrobielle CUE, Mesokosmen) (siehe auch Labore). Verschiedene Prozessmodelle (z.B. RothC, ICBM, Monika) und statistische Modelle (z.B. Maschinelles Lernen mit random forest, Boosted Regression Trees oder Support Vector Machines) nutzen wir zur Extrapolation von Ergebnissen und um Szenarien für Humusvorratsänderungen auf nationaler und europäischer Skala zu berechnen. Dazu arbeiten wir eng mit dem Arbeitsbereich Modellierung, Regionalisierung und Data Science zusammen.
