Expertise
Geländemethoden
Stefan Frank, Bärbel Tiemeyer, Cornelius Oertel, Nicole Wellbrock | 02.05.2023
Es gibt verschiedene Methoden, um die CO2-Emissionen von Moorböden zu ermitteln. Welche zum Einsatz kommen und welche Parameter darüber hinaus noch erfasst werden, wird im Folgenden geschildert.
Im Offenland:
Zur Ermittlung der CO2-Emissionen von Moorböden gibt es verschiedene Methoden:
- Direkte Messungen der Gasflüsse mit Hauben oder Eddy-Kovarianz-Systemen, wie z.B. in verschiedenen Projekten zu Paludikulturen oder Wassermanagement im Moorgrünland,
- wiederholte Bestimmungen der Bodenkohlstoffvorräte,
- eine langfristige Erfassung der Geländehöhenänderungen.
Bei allen Optionen müssen Steuergrößen wie der Moorwasserstand oder das Management erfasst werden, um Modelle entwickeln und Erfolgsfaktoren von Minderungsmaßnahmen identifizieren zu können. Aufgrund des hohen Aufwands werden im Rahmen des Moorbodenmonitorings im Offenland keine Gasflussmessungen durchgeführt, sondern sowohl Geländehöhenänderungen gemessen als auch Bodenkohlenstoffvorräte bestimmt. Monitoringflächen im Offenland an Standorten mit langfristigen CO2-Flussmessungen erlauben jedoch einen Abgleich der hier ermittelten Kohlenstoffvorratsänderungen.
Alle Messungen erfolgen auf Untersuchungsflächen von 50 m x 50 m. Die Geländehöhen werden hierbei auf verschiedenen zeitlichen (jährlich und stündlich) sowie räumlichen Skalen (Punktmessung mittels „Seilzugsensor“ und terrestrische Vermessung der Untersuchungsflächen) gemessen. Änderungen der Geländehöhen werden durch sich überlagernde Prozesse verursacht, z.B. Schrumpfen und Quellen in Abhängigkeit des Wassergehaltes/Wasserstandes oder Mineralisierung. Da ausschließlich biologische Prozesse zu CO2-Emissionen führen, ist eine Anwendung von Modellen notwendig.
Daneben werden die derzeitigen Bodenkohlenstoffvorräte erfasst. Dazu müssen die Trockenrohdichte und der Kohlenstoffgehalt des Moorkörpers bis zum mineralischen Untergrund aufgenommen werden (Dettmann et al. 2022). Um statistisch abgesicherte Aussagen zu den Veränderungen der Kohlenstoffvorräte ableiten zu können, müssen die Geländehöhenänderungen über längere, über die Aufbauphase des Moorbodenmonitorings hinausreichende Zeiträume untersucht werden bzw. nach ca. 10 Jahren eine wiederholte Aufnahme der Bodenkohlenstoffvorräte erfolgen.
Auf allen Monitoringflächen werden weitere Daten aufgenommen, die für das Verständnis der Geländehöhenänderungen und der langfristigen Standortentwicklung notwendig sind. Hierzu zählen insbesondere stündlich gemessene Moor- sowie Grabenwasserstände, die Zusammensetzung der Vegetation, das landwirtschaftliche Management und verschiedene Bodeneigenschaften wie beispielsweise Nährstoffgehalte. Alle auf den Untersuchungsflächen durchgeführten Arbeiten erfolgen nach einem einheitlichen und dokumentierten Vorgehen (Frank et al., 2022).
Im Wald:
Zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse von Offenland und Wald orientieren sich Gelände- und Laborarbeiten an der Methodik im Offenland. An verschiedenen Stellen sind methodische Änderungen erforderlich, die sich durch die unterschiedlichen Standortbedingungen von Wald und Offenland ergeben.
Um die Änderungen der Geländehöhen zu bestimmen, werden im Wald – anders als im Offenland – Peilstangen bis in den mineralischen Untergrund eingebracht. Im jährlichen Abstand wird die Höhe zwischen dem Kopf der Peilstange und der Geländehöhe gemessen. Dadurch lassen sich Zuwachs oder Abnahme ermitteln. Durch die Oberflächenoszillation der Geländeoberfläche in wachsenden Mooren müssen hier mit der Volumen- und Gittermethode andere Messverfahren angewandt werden.
Zur Bestimmung des im Bestand und im oberirdischen Totholz festgelegten Kohlenstoffs sowie der Vitalität und Wuchskraft der Bäume werden zusätzlich Bestandesaufnahmen durchgeführt. Hierfür werden in einem Probekreis von 12,62 m sowohl das Totholzvolumen als auch Wachstums- und Vitalitätsparameter der Einzelbäume (z.B. Baumhöhendurchmesser, Gesamthöhe) erfasst. Zusätzlich werden vier Probekreise (r = 5 m) zur Erfassung der Verjüngung aufgenommen. Das Vorgehen orientiert sich an den standardisierten Protokollen der Bodenzustandserhebung (BZE), damit die erhobenen Daten beider Programme miteinander verglichen werden können.
Zusätzlich wird auf jeder Monitoringfläche eine repräsentative Vegetationsaufnahme auf 400 m² durchgeführt. Damit wird der ökologische Zustand des Standorts charakterisiert. Gleichzeitig ist die Aufnahme Grundlage für das Langzeitmonitoring des ökologischen Zustands und der Vegetationsentwicklung. Somit wird ein Beitrag zur Erfassung und Erhaltung der Biodiversität geleistet. Durch die Aufnahme von funktionellen Merkmalen der vorhandenen Gefäßpflanzen und Torfmoose wird geprüft, ob sich aus relativ leicht zu erfassenden biotischen Parametern Rückschlüsse auf den Erhaltungszustand und somit auf die Kohlenstoff-Sequestrierungsleistung auf den einzelnen Monitoringflächen ziehen lassen.
Zur Verbesserung des Prozessverständnisses werden darüber hinaus zwei Flächen mit Intensivmesstechnik ausgestattet. Hier erfolgt eine direkte Analyse der Treibhausgasemissionen mithilfe automatisierter Haubentechnik (Messung von THG-Emissionen von Waldmooren). Die Ergebnisse dieser Gasmessungen sollen zur Validierung der Ergebnisse des Moorbodenmonitorings herangezogen werden. Dazu werden die C-Emissionsfaktoren, die mit den Messparametern „Wasserstand“ und „Geländehöhenänderung“ ermittelt wurden, mit denen aus direkt gemessenen Emissionen verglichen.
