Zeitliche Trends der Kohlenstoffvorräte landwirtschaftlich genutzter Böden

Hintergrund und Zielsetzung

Der Gehalt an organischer Bodensubstanz (OBS) wirkt sich positiv auf die Nährstoffretention und -speicherung sowie die Wasserspeicherkapazität des Bodens aus und trägt zu einer guten Bodenstruktur bei, welche die Resistenz des Bodens gegenüber Erosion erhöht. Die OBS ist somit von hoher Relevanz für eine nachhaltige landwirtschaftliche Nutzung. In Abhängigkeit von Standort und Management können landwirtschaftlich genutzte Böden sowohl Kohlenstoffquelle als auch -senke sein und beeinflussen dadurch maßgeblich die Freisetzung klimarelevanter Gase, insbesondere CO₂. Für langjährige Ackerstandorte wird angenommen, dass diese sich in einem Gleichgewichtszustand befinden, d.h. weder Kohlenstoffquelle noch -senke sind. Die Auswertung eines Datensatzes der niedersächsischen BDFs (Jahre 1994 - 2014) im Rahmen einer Masterarbeit zeigte im Mittel eine signifikante Abnahme des Kohlenstoffgehalts in den Ackerflächen (nur Mineralböden), wobei es erhebliche Unterschiede zwischen unterschiedlichen Bodentypen gab. Die derzeit angenommene Gleichgewichtssituation für Ackerböden in Deutschland ist demnach möglicherweise nicht für alle Mineralböden und Standorte zutreffend.

Im Rahmen dieses Projektes werden die Daten der Bodendauerbeobachtungsflächen (BDF) der Bundesländer auf Grünland und Acker zusammenfassend ausgewertet. Anhand von zeitlich aufgelösten Daten zu Ertrag und Management der BDF-Flächen sowie weiteren Erklärungsvariablen, sollen auch die Ursachen für die gefundenen zeitlichen Trends analysiert werden.

Ziele des Projekts:

• Analyse und Bewertung der Entwicklung der Vorräte an organischem Bodenkohlenstoff in den Bodendauerbeobachtungsflächen unter langjähriger Acker- oder Grünlandnutzung.
• Analyse und Bewertung der steuernden Einflussfaktoren für die zeitlichen Trends des organischen Kohlenstoffs in landwirtschaftlich genutzten Böden. Welche Standorte zeigen Veränderungen und welche nicht?
• Erfassung und Bewertung der Unsicherheit bei Mehrfachbeprobungen auf langjährig beobachteten und mehrfach durch unterschiedliches Personal wiederbeprobten Böden. Welche potenziellen Fehlerquellen gibt es und wie lassen diese sich minimieren?
• Entwicklung eines Anforderungsprofiles und einer Strategie für die Weiterentwicklung der Datenharmonisierung für Bodendauerbeobachtungsflächen.

Vorgehensweise

1. Bestandsaufnahme und Auswertung der zeitlichen Veränderungen der organischen Kohlenstoffvorräte in den Böden der landwirtschaftlich genutzten Bodendauerbeobachtungsflächen in Deutschland.

In diesem Teil der Arbeit wird die Repräsentativität der vorhandenen Daten festgestellt, um eine bundesweite Auswertung von Trends und Ursachen für die Entwicklung der Kohlenstoffgehalte zu ermöglichen. Die bundesweit einheitliche Auswertung der Daten erfolgt mit Zustimmung des UBA und in Absprache mit den Ländern.

 2. Analyse von Einflussfaktoren auf die zeitlichen Trends von organischem Bodenkohlenstoff zum besseren Verständnis regionaler Unterschiede

Anhand des ausgewerteten Datensatzes sollen in diesem Teil der Arbeit regionale Unterschiede der Kohlenstoffgehalte und deren Entwicklung herausgearbeitet und in Hinblick auf Klima- und Managementfaktoren bewertet werden. Welchen Einfluss haben Klima, Grundwasserstand und Flächenbewirtschaftung auf die zeitlichen Trends des Kohlenstoffs?

 3. Entwicklung einer Strategie für die Wiederbeprobung der BZE-Standorte anhand vorhandener Datensätze mit Mehrfachbeprobungen auf den BDFs

Im dritten Projektteil soll anhand der vorhandenen Wiederbeprobungen an den BDFs der verschiedenen Bundesländer die Variabilität innerhalb eines erhobenen Datensatzes bewertet und die minimal detektierbare Differenz (MDD) bestimmt werden. Mittels der gewonnenen Erkenntnisse soll eine Strategie für die geplante Wiederbeprobung der BZE-Standorte entwickelt werden.