Bodenkunde: Am Limit
Eine ganze Reihe von Studien hat die Zweifel immer mehr bestärkt, dass Böden ihrer erhofften Rolle als effektive Kohlenstoffspeicher nicht wirklich gerecht werden. Zeit für einen umfassenderen Blick auf das Geschehen.
© Barbara Neumann (Ausschnitt)
Es ist nie schön, wenn Hoffnungen ohne Erfüllung langsam verblassen. Oder in diesem Falle eher zerbröseln, geht es doch um die Böden zu unseren Füßen. Sie sollten, so die lang gehegte Vermutung, der globalen Erwärmung entgegen wirken, indem sie den vom Menschen übermäßig in die Luft geblasenen Kohlenstoff speichern. Leider konnten Forscher diesen Effekt jedoch in ihren Experimenten kaum nachweisen. Die einfache Rechnung, das zeigte sich deutlich, ging nicht auf.
Dabei hatten sich die Wissenschaftler wirklich jede Mühe gegeben, alle möglichen Faktoren zu berücksichtigen. Sie machten Versuche mit unterschiedlichen CO2-Konzentrationen in der Luft, im Freiland wie im Labor, experimentierten mit verschiedenen Pflanzen und Bodentypen, gaben weitere Nährstoffe dazu, veränderten das Niederschlagsregime oder passten weitere Luftbestandteile prognostizierten Werten an, und das alles zum Teil über Jahre hinweg. Der Ergebnisse gab es daher viele. Da aber jede Untersuchung ihre Eigenheiten hatte, sind sie zum Teil nur schwer zu vergleichen – doch immerhin scheinen sie eben alle dasselbe Bild zu zeichnen.
Immer wieder stießen die Forscher dabei auf die Bedeutung der sonstigen Nährstoffversorgung im Boden: Wurde etwa Stickstoff zugegeben, dann trat doch ein Speichereffekt auf. War die Kohlenstoff-Speicherung also nährstofflimitiert? Und könnte die Stickstoff-Fixierung durch Bodenorganismen die höhere Nachfrage vielleicht decken?
Kees-Jan van Groenigen von der Universität von Kalifornien und seine Kollegen gingen dieser Frage nun nicht mit Hilfe einer neuen Versuchsreihe auf den Grund, die wieder nur gewisse Einzelaspekte hätte beleuchten können. Sie wählten lieber den umfassenden Weg und analysierten publiziertes und nicht veröffentlichtes Material von Kollegen. So sollten sich die einzelnen Besonderheiten heraus nivellieren und mindestens eine Tendenz ablesen lassen.
Das gelang tatsächlich: In der Summe der Studien zeigte sich eine vermehrte Kohlenstoff-Speicherung im Boden nur dann, wenn zusätzlich Stickstoff verabreicht wurde – egal, welche Pflanzen, welcher Untergrund, welche sonstigen Begleitumstände. Allein die Stickstoff-Düngung aus der Luft, die immerhin 30 Kilogramm pro Hektar und Jahr erreichen kann, hatte keine Wirkung.
Erst bei Zufuhr von 30 bis 150 Kilogramm Stickstoff pro Hektar und Jahr – in diesem Bereich liegt extensive Landwirtschaft – stieg der Kohlenstoff-Gehalt um 2,6 Prozent pro Jahr. Bei mehr als 150 Kilogramm Stickstoff pro Hektar und Jahr, wie sie in der intensiven Landwirtschaft auftreten können, ermittelten die Forscher einen jährlichen Kohlenstoff-Zuwachs im Boden um 2,9 Prozent.
Die Stickstoff-Lücke können auch die N2-Fixierer nicht füllen: In natürlichen Lebensgemeinschaften auf intakten Böden und ohne zusätzliche Nährstoffversorgung kurbelten gesteigerte CO2-Konzentrationen deren Aktivität kaum an. Erst bei Phosphat-, Molybdän- oder Kalium-Zusatz kamen auch die Fixierer auf höhere Touren – doch nur für gewisse Zeit, dann ging die Fixierrate wieder zurück.
Interessanterweise konnten van Groenigen und Co keinen hemmenden Effekt von Stickstoff-Dünger auf die N2-Fixierung feststellen, obwohl dies in anderen Studien nachgewiesen wurde. "Wahrscheinlich überwiegen die positiven Auswirkungen der anderen Nährstoffe bei weitem die Nachteile der Stickstoff-Düngung", folgern die Forscher. Da aber meist Gemische eingesetzt wurden, konnten sie nicht herausfinden, welche Bedeutung den einzelnen Nährstoffen zukommt.
Damit ist nun aber klar, warum die Hoffnung auf den Kohlenstoff-Speicher Boden zerbröselt: Ihm fehlt es an Nährstoffen. Den Pflanzen, die bei steigenden Kohlendioxid-Konzentration ihr Wachstum zunächst ankurbeln, geht der Nachschub aus, und auch die Stickstoff-Fixierer sind schnell unterversorgt. Diese Vermutung, in den Einzelexperimenten immer wieder geäußert, aber auf wackligen Füßen stehend, wird nun durch die Meta-Analyse bestätigt.
Daraus nun aber abzuleiten, durch kräftiges Düngen könnten die Böden das CO2-Problem doch lösen, wäre falsch. Denn hier müsste nun wieder der Schritt von der zusammenfassenden Betrachtung zurück zu den ganz individuellen Gegebenheiten an den einzelnen Standorten folgen – und die Untersuchung dessen, was dort jeweils die Nährstoffgabe für Effekte auslöst. Schließlich sorgt ein Zuviel an Stickstoff und Co für ganz erhebliche Umweltprobleme und bei weitem noch nicht vollständig verstandene Rückkopplungen.
Für das komplexe Probleme globale Erwärmung gibt es nun mal keine einfache Lösung – nur einen eindeutigen Weg: die Reduktion der Treibhausgas-Emissionen.
Dabei hatten sich die Wissenschaftler wirklich jede Mühe gegeben, alle möglichen Faktoren zu berücksichtigen. Sie machten Versuche mit unterschiedlichen CO2-Konzentrationen in der Luft, im Freiland wie im Labor, experimentierten mit verschiedenen Pflanzen und Bodentypen, gaben weitere Nährstoffe dazu, veränderten das Niederschlagsregime oder passten weitere Luftbestandteile prognostizierten Werten an, und das alles zum Teil über Jahre hinweg. Der Ergebnisse gab es daher viele. Da aber jede Untersuchung ihre Eigenheiten hatte, sind sie zum Teil nur schwer zu vergleichen – doch immerhin scheinen sie eben alle dasselbe Bild zu zeichnen.
Immer wieder stießen die Forscher dabei auf die Bedeutung der sonstigen Nährstoffversorgung im Boden: Wurde etwa Stickstoff zugegeben, dann trat doch ein Speichereffekt auf. War die Kohlenstoff-Speicherung also nährstofflimitiert? Und könnte die Stickstoff-Fixierung durch Bodenorganismen die höhere Nachfrage vielleicht decken?
Kees-Jan van Groenigen von der Universität von Kalifornien und seine Kollegen gingen dieser Frage nun nicht mit Hilfe einer neuen Versuchsreihe auf den Grund, die wieder nur gewisse Einzelaspekte hätte beleuchten können. Sie wählten lieber den umfassenden Weg und analysierten publiziertes und nicht veröffentlichtes Material von Kollegen. So sollten sich die einzelnen Besonderheiten heraus nivellieren und mindestens eine Tendenz ablesen lassen.
Das gelang tatsächlich: In der Summe der Studien zeigte sich eine vermehrte Kohlenstoff-Speicherung im Boden nur dann, wenn zusätzlich Stickstoff verabreicht wurde – egal, welche Pflanzen, welcher Untergrund, welche sonstigen Begleitumstände. Allein die Stickstoff-Düngung aus der Luft, die immerhin 30 Kilogramm pro Hektar und Jahr erreichen kann, hatte keine Wirkung.
Erst bei Zufuhr von 30 bis 150 Kilogramm Stickstoff pro Hektar und Jahr – in diesem Bereich liegt extensive Landwirtschaft – stieg der Kohlenstoff-Gehalt um 2,6 Prozent pro Jahr. Bei mehr als 150 Kilogramm Stickstoff pro Hektar und Jahr, wie sie in der intensiven Landwirtschaft auftreten können, ermittelten die Forscher einen jährlichen Kohlenstoff-Zuwachs im Boden um 2,9 Prozent.
Die Stickstoff-Lücke können auch die N2-Fixierer nicht füllen: In natürlichen Lebensgemeinschaften auf intakten Böden und ohne zusätzliche Nährstoffversorgung kurbelten gesteigerte CO2-Konzentrationen deren Aktivität kaum an. Erst bei Phosphat-, Molybdän- oder Kalium-Zusatz kamen auch die Fixierer auf höhere Touren – doch nur für gewisse Zeit, dann ging die Fixierrate wieder zurück.
Interessanterweise konnten van Groenigen und Co keinen hemmenden Effekt von Stickstoff-Dünger auf die N2-Fixierung feststellen, obwohl dies in anderen Studien nachgewiesen wurde. "Wahrscheinlich überwiegen die positiven Auswirkungen der anderen Nährstoffe bei weitem die Nachteile der Stickstoff-Düngung", folgern die Forscher. Da aber meist Gemische eingesetzt wurden, konnten sie nicht herausfinden, welche Bedeutung den einzelnen Nährstoffen zukommt.
Damit ist nun aber klar, warum die Hoffnung auf den Kohlenstoff-Speicher Boden zerbröselt: Ihm fehlt es an Nährstoffen. Den Pflanzen, die bei steigenden Kohlendioxid-Konzentration ihr Wachstum zunächst ankurbeln, geht der Nachschub aus, und auch die Stickstoff-Fixierer sind schnell unterversorgt. Diese Vermutung, in den Einzelexperimenten immer wieder geäußert, aber auf wackligen Füßen stehend, wird nun durch die Meta-Analyse bestätigt.
Daraus nun aber abzuleiten, durch kräftiges Düngen könnten die Böden das CO2-Problem doch lösen, wäre falsch. Denn hier müsste nun wieder der Schritt von der zusammenfassenden Betrachtung zurück zu den ganz individuellen Gegebenheiten an den einzelnen Standorten folgen – und die Untersuchung dessen, was dort jeweils die Nährstoffgabe für Effekte auslöst. Schließlich sorgt ein Zuviel an Stickstoff und Co für ganz erhebliche Umweltprobleme und bei weitem noch nicht vollständig verstandene Rückkopplungen.
Für das komplexe Probleme globale Erwärmung gibt es nun mal keine einfache Lösung – nur einen eindeutigen Weg: die Reduktion der Treibhausgas-Emissionen.
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