Tino Peplau

Tino Peplau hat am 17.3.2023 in Hannover seine Doktorarbeit mit dem Titel „Effects of temperature and land use change on soil organic matter dynamics in a permafrost-affected ecosystem” erfolgreich verteidigt. Die Dissertation wurde im Rahmen des DFG-Projekts „Breaking the Ice -Auswirkungen der nordwärts expandierenden Landwirtschaft auf die Bodenkohlenstoffumsetzung unter sich verändernden Klimabedingungen“ angefertigt und von PD Dr. Christopher Poeplau und Prof. Dr. Georg Guggenberger betreut.

Im Zuge des Klimawandels kann es zu einer Ausdehnung der landwirtschaftlichen Aktivität in den globalen Norden kommen, welcher derzeit dominiert wird von sehr Kohlenstoff (C)-reichen Ökosystemen und Böden. Zudem sind die Böden der Subarktis häufig das ganze Jahr über gefroren (Permafrost). Landnutzungsänderungen, etwa die Abholzung von subarktischem Nadelwald und darauffolgende landwirtschaftlicher Nutzung, stellen einen starken Eingriff in das lokale Mikroklima dar und könnten zu einem beschleunigten Auftauen von Permafrost kommen. Dies könnte sich sehr stark auf die Vorräte an organischem Bodenkohlenstoff auswirken, stärker als die Landnutzungsänderung auf Böden ohne Permafrosteinfluss.

Mit dieser Haupthypothese ist das Projekt Breaking the Ice im kanadischen Yukon Territory auf große Beprobungskampagne gegangen, um gepaarte Flächen bestehend aus Wald und angrenzende landwirtschaftlich genutzte Böden (Acker und/oder Grünland) zu beproben. Dabei wurden sowohl Wälder mit, als auch solche ohne Permafrosteinfluss untersucht. Das Yukon Territory wird schon seit dem Goldrausch vor über 120 Jahren in kleinem Maßstab landwirtschaftlich genutzt. Neben der Beprobung für bodenchemische und bodenphysikalische Untersuchungen, wurden an allen Standorten auch über zwei Jahre die Bodentemperatur und der Streuabbau anhand von vergrabenen Teebeuteln bestimmt. All dies wurde zusätzlich auch auf einem Waldstandort nahe einer geothermalen Quelle durchgeführt, um den Effekt von langfristiger Bodenerwärmung auf die Dynamik der organischen Bodensubstanz zu quantifizieren.

Nach Tinos Analysen, führten Landnutzungsänderungen auf Permafrostböden zu signifikanten Verlusten von organischem Bodenkohlenstoff, während dies für die Entwaldung von Böden ohne Permafrost nicht der Fall war. Es konnte zudem kein Permafrost auf landwirtschaftlichen Böden festgestellt werden, was ein deutliches Indiz für das beschleunigte Tauen war. Unabhängig vom Permafrostvorkommen, wurde eine 2°C höhere Bodentemperatur unter Acker- und Grünlandnutzung als im Wald festgestellt, was sich zumindest im Fall von Ackerböden auch auf den Streuabbau ausgewirkt hat. In den meist bewässerten und stark gedüngten Ackerböden wurde organische Substanz relativ schnell umgesetzt.

Auch in dem Erwärmungsexperiment konnte Tino deutlich Verluste von Bodenkohlenstoff nachweisen, nicht jedoch von Stickstoff im Boden. Dieser wurde höchstwahrscheinlich bei Zersetzung der organischen Substanz direkt mikrobiell fixiert und ist so dem System erhalten geblieben.

Insgesamt konnte Tino mit seiner Arbeit eindrucksvoll zeigen, dass sowohl der Klimawandel, als auch die eventuell zunehmende menschliche Aktivität in der globalen (Sub)-Arktis zu einer Abnahme von Kohlenstoffvorräten, besonders in gefrorenen Böden, führen können.

Dies würde wiederum den Klimawandel selbst verstärken. Eine nachhaltige und klimafreundliche landwirtschaftliche Entwicklung des globalen Nordens erscheint möglich, sollte jedoch die kleinräumigen lokalen Gegebenheiten einbeziehen.