Organische Böden speichern einen Großteil des weltweiten Vorrats an organischem Bodenkohlenstoff, wurden aber großflächig zur landwirtschaftlichen Nutzung entwässert und damit zu einer starken Quelle von Treibhausgasen (THG). Wie können THG-Emissionen aus organischen Böden deutschlandweit abgeschätzt werden und so auf aktueller Datengrundlage in die Emissionsberichtestattung und die Bewertung von Klimaschutzmaßnahmen einfließen?

Der Anbau von Dauerkulturen ist insbesondere auf staunassen Böden eine Maßnahme, der Bodenverdichtung infolge häufiger Überfahrten entgegenzuwirken. Neben dem Bodenschutz können so auch Potentiale zur Verbesserung der Treibhausgasbilanz und der Boden-Biodiversität bei der Produktion von Biomasse zur Energiegewinnung eröffnet werden.

Das Hauptziel des Projektes ist die Untersuchung bodenhydrologischer Prozesse in organischen Böden und deren Interaktion mit biogeochemischen Prozessen.

Landwirtschaftlich genutzte Böden haben ein großes Potential, als CO2-Senken zum Klimaschutz beizutragen. Wir entwickeln ein Software-Tool, das gezieltes landwirtschaftliches Bodenmanagement zur Humusanreicherung ermöglicht.

Hecken als Klimaschützer? – Im Projekt CarboHedge untersuchen wir, wie viel organischer Kohlenstoff in Böden und Biomasse von Hecken gespeichert wird und wieviel die Anlage von Hecken zur Kohlenstoffbindung durch Humusbildung in Böden und damit zum Klimaschutz beitragen kann.

Bislang fehlen robuste Messdaten zu N2-Emissionen und zur Sauerstoffverarmung im Boden, um gasförmige Stickstoffverluste aus Agrarböden durch mikrobielle Prozesse verlässlich vorhersagen zu können. Unser Ziel ist es, diese Lücke anhand von Feld- und Laboruntersuchungen zu schließen.

Im interdisziplinären Forschungsprojekt EMSAfrica werden die Auswirkungen von Landnutzung und Klimawandel erforscht. Die Ergebnisse sollen Landnutzern aber auch politischen Entscheidungsträgern im südlichen Afrika dabei helfen, die vorhandenen Ökosysteme in Zeiten des Klimawandels nachhaltig zu bewirtschaften.

Die Umsetzung von organischer Substanz ist in Unterböden wesentlich langsamer als in Oberböden. Die dem zu Grunde liegenden Prozesse und Ursachen sind bisher unklar und bedürfen eines langfristigen experimentellen Ansatzes, der im Projekt Eternal-C verfolgt wird.

EJP SOIL fördert die Entwicklung von Wissen, Instrumenten und eine integrierte Forschungsgemeinschaft zu klimaschonender, nachhaltiger Bodenbewirtschftung. Durch ein europäisches Partnernetzwerk können Synergien zur Förderung von Wissen und Wissenstransfer genutzt werden.

In den letzten Jahrzehnten wurden Veränderungen der Artenzusammensetzung Sphagnum-dominierter Hochmoore hin zu mehrschichtigen Baum- und Grasgesellschaften beobachtet. Wie wirken sich die Änderungen auf Bestandsniederschlag, Evapotranspiration (ET), Bruttoprimärproduktion (GPP), Respiration (R), CO2-Nettobilanz (NEE) sowie die C-Senkenfunktion des Bodens aus?

Wie können Gülle und Gärreste so ausgebracht werden, dass dabei möglichst wenig Treibhausgas- und Ammoniakemissionen entstehen? Dieser Frage gehen Wissenschaftler im Verbundprojekt „GülleBest“ nach.

Treibhausgase kennen keine Ländergrenzen. Zur Überwachung der Atmosphäre bauen europäische Forscher gemeinsam das „Integrated Carbon Observation System“ auf. Es sieht europaweit kontinuierliche Messungen von Treibhausgasen vor.

Zentrale Klimaschutzmaßnahmen in der Landwirtschaft sind die Verbesserung der Stickstoffeffizienz im Ackerbau und die Minderung klima- und umweltbelastender Stickstoffausträge. Der Anbau von Zwischenfüchten kann hier wichtige Beiträge leisten.

Was passiert, wenn Permafrostböden unter borealem Nadelwald plötzlich in Acker- oder Grünlandnutzung überführt werden? Wird die Bewirtschaftung das Auftauen und somit die mikrobielle Aktivität im Boden beschleunigen? Wie wirken sich landwirtschaftliche Praktiken, wie Pflügen, Düngung, Rotation auf die mikrobielle Gemeinschaft im Boden und deren Temperatursensitivität aus? Diese Fragen sollen in dem Projekt geklärt werden.

Im Projekt MASTER untersuchen wir, wie sich Lachgas- und Kohlendioxidemissionen beim Anbau von Energiepflanzen reduzieren lassen. Dazu werten wir langjährige Feldexperimente aus.

Beim Anbau von Energiepflanzen wie Mais oder und Raps entstehen Lachgasemissionen. Biogeochemische Modelle sind vielversprechende Werkzeuge, um hierfür Minderungsmaßnahmen zu entwickeln. Wir untersuchen den Einfluss von Modellkomplexität und Datenqualität auf die Prognosegüte.

In der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft werden erstmals Daten zu rezenten Bodenkohlenstoffvorräten landwirtschaftlich genutzter Böden in Deutschland gewonnen. Mit prozessorientierter Modellierung sollen die zeitlichen Trends der Bodenkohlenstoffvorräte abgeschätzt werden um zu bestimmen welche Böden Kohlenstoffverlieren oder akkumulieren.

Die Düngung mit Gülle und Gärresten führt zu N2O- und N2-Emissionen. Modelle, die die räumliche Dynamik der relevanten Prozesse abbilden, können dabei helfen, die Größenordnung der Emissionen besser vorherzusagen.

Moore speichern großen Mengen an organischem Kohlenstoff und sind damit von besonderer Bedeutung für den Klimaschutz. Das Moorbodenmonitoring soll deutschlandweit Änderungen des Kohlenstoffvorrats, Steuerfaktoren und Minderungsmaßnahmen untersuchen.

Wie können Emissionsminderung, Nährstoffrückhalt und Biomasseerträge in Niedermoor-Paludikulturen optimiert werden?

Wie können Sphagnum-Paludikulturen auch unter herausfordernden Rahmenbedingungen erfolgreich etabliert und optimiert werden?

Stickstoffverluste aus der mikrobiellen Denitrifikation, also der Umwandlung von Nitrat und Nitrit zu molekularem Stickstoff (N2), sind eine wichtige Komponente des Stickstoffkreislaufs in Böden. Sie können aber nicht direkt im Feldversuch quantifiziert werden. Können Isotopenanalysen von Lachgas, einem Zwischenprodukt der Denitrifikation, zur Ermittlung der N2-Emissionen beitragen?

Die umwelt- und klimabelastenden Ammoniakemissionen in der Landwirtschaft müssen verringert werden. Im Verbundprojekt NH3-Min quantifizieren und bewerten wir Ammoniakverluste aus der Anwendung synthetischer Stickstoffdünger und Maßnahmen zu deren Reduktion.

Welchen Beitrag Pilze an der Produktion von Lachgas im Boden haben, ist bisher nicht vollständig geklärt. Das Projektziel ist, mit verbesserten Methoden zu einer belastbaren Abschätzung zu kommen.

Die Bodenzustandserhebung Landwirtschaft eröffnet durch ihren bundesweit konsistenten einmaligen Datensatz neue Möglichkeiten zur Ableitung flächenhafter Bodendaten. Bodendaten zur Verteilung von Korngrößenklassen oder Bodenkohlenstoff sind wichtige Eingangsgrößten für eine Bodenprozessmodellierung auf regionaler bis nationaler Skala.

Wie wirkt sich ein Tiefumbruch von Moorböden auf die Kohlenstoffvorräte und die Umsetzung der organischen Substanz aus?

Versteckt unter dem humusreichen Oberboden bleibt der Unterboden und dessen Beitrag für die Ernährung und Wasserversorgung von Pflanzen auf Äckern und Wiesen oft unbeachtet. Im SOIL3-Projekt erforschen wir in nationalem Maßstab wie diese Ressourcen des Unterbodens für eine nachhaltige landwirtschaftliche Produktion nutzbar gemacht werden können.

Böden sind der größte Speicher im terrestrischen Kohlenstoffkreislauf. Mehr als 50% der Kohlenstoffvorräte sind in tieferen Bodenhorizonten gespeichert. Wie wird organischer Kohlenstoff in Unterböden stabilisiert - und wie beeinflusst der Mensch diese Prozesse?

Das Thünen-Institut versucht, wissenschaftsbasierte Partnerschaften mit Afrika kohärent und langfristig zu stärken und auszubauen. Wie in Deutschland konzentriert sich das Thünen-Institut auch in Afrika auf Ansätze zur nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen, die ökonomisch, ökologisch und sozial verträglich sind.

Welchen Beitrag leistet der Anbau von Torfmoosen für die Biodiversität und den Klimaschutz?

Wie wirkt sich eine Erhöhung des Grundwasserstands durch Unterflurbewässerung auf die Treibhausgasemissionen und die Wasserqualität eines intensiv genutzten Hochmoorgrünlands aus?

Ist es möglich, die hohen Treibhausgasemissionen von intensiv genutzten Moorgrünländern durch angepasstes aktives Wassermanagement zu mindern?

Böden unter einer langjährig gleichbleibenden landwirtschaftlichen Nutzung (Daueracker, Dauergrünland) befinden sich in einem Gleichgewichtszustand - oder vielleicht doch nicht?

Im Projekt ARS AfricaE wird ein internationales Netzwerk von Forschungsclustern etabliert und die gekoppelten Kohlenstoff- und Wasserkreisläufe von natürlichen und gestörten Savannen-Ökosystemen werden untersucht.

Energie aus Biomasse zu gewinnen ist inzwischen umstritten, denn "Bioenergie" konkurriert mit anderen Formen der Flächennutzung. Es gibt aber eine große Vielzahl verschiedener Bioenergiepflanzen – ihr unterschiedlicher Beitrag zum Klimaschutz wurde vergleichend analysiert.

Landwirtschaftlich genutzte Böden sind Treibhausgasquellen. Im Rahmen des internationalen Forschungsverbundes MAGGnet werden auf der Grundlage einer weltweiten Datensammlung Modelle zur Quantifizierung der Emissionen und zur Bewertung von Minderungsmaßnahmen weiterentwickelt.

Der Gehalt an organischer Substanz im Boden trägt entscheidend zur Standortproduktivität bei. Die Menge und Qualität organischen Kohlenstoffs im Boden wird durch Klima, Standort und Nutzung beeinflusst.

Organische Böden speichern einen Großteil des weltweiten organischen Bodenkohlenstoffs und wurden großflächig zur landwirtschaftlichen Nutzung entwässert und damit zu einer starken Treibhausgasquelle. Wie können diese Böden in Europa bewirtschaftet werden, um die Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig die landwirtschaftliche Nutzung unter Klimawandelbedingungen zu stärken?

Für eine genaue Vorhersage gasförmiger Stickstoffverluste aus Agrarböden durch mikrobielle Prozesse fehlen bislang robuste Messdaten zu N2-Emissionen und zur Sauerstoffverarmung im Boden. Unsere Aufgabe ist es, diese Lücke anhand von Laboruntersuchungen zu schließen.

Deponien mechanisch-biologisch behandelter Abfälle (MBA) sind eine Quelle für Treibhausgasemissionen. Bei der Emissionsminderung können Zielkonflikte auftreten: die Minderung von Methanemissionen führt zu stärkeren Lachgasemissionen.

Über den pH-Wert im Boden können Lachgasemissionen aus der Landwirtschaft reduziert werden. Im Projekt MAGGE-pH untersucht das Thünen-Institut Potentiale und Trade-off-Effekte.

Wie wirkt sich zunehmende Sommertrockenheit auf die Treibhausgasemissionen von Ackerböden aus? Lassen sich Lachgasemissionen im Ackerbau durch platzierte Düngung vermindern? Diesen Fragen gehen wir in zwei Feldstudien in Niedersachsen nach.

Zur Begrenzung des Klimawandels und zur Luftreinhaltung wurden auf internationaler, europäischer und nationaler Ebene ambitionierte Emissionsminderungsziele festgelegt. Diese erfordern die Implementierung effizienter Minderungsmaßnahmen. Insbesondere für die Emission von Lachgas und Ammoniak aus Böden stellt es eine Herausforderung dar, geeignete Maßnahmen zu entwickeln.

Durch die Anwendung des EO-LDAS-Prototyps, einem Datenassimilationsschemas von mit Sentinel-2 erhobenen Satellitendaten, soll ein Beitrag zur Verbesserung des satellitengestützten Monitorings der vegetationsbedeckten Landoberfläche geleistet werden. Das Akronym EO-LDAS steht für Earth Observation - Land Data Assimilation System.

Die Landwirtschaft in Deutschland verursacht mehr als 90 % der nationalen Ammoniak-Emission. Klar ist: Künftig muss es weniger werden. Die Datengrundlage für die Bestimmung der Emissionen sowie des Weitertransports und der Deposition ist allerdings lückenhaft und mit großen Unsicherheiten behaftet.

Die terrestrischen Ökosysteme sind wesentliche Quellen und Senken von Treibhausgasen in Europa. Das vom Thünen Institut für Agrarklimaschutz koordinierte EU-Projekt „GHG-Europe“ hat diese Quellen und Senken verschiedener Landnutzungssysteme quantifiziert und abgeschätzt, welche Potentiale es gibt, Treibhausgase in Europa zu reduzieren. Dazu müssen anthropogene und natürliche Faktoren in der Treibhausgasbilanz voneinander geschieden werden. Unser Projekt lief im Verbund mit insgesamt 41 Partnern in 15 europäischen Ländern.

Wer Grünlandflächen in Ackerland umwandelt, vermehrt Emissionen der Treibhausgase Kohlendioxid (CO2) und Lachgas (N2O). Wie hoch sind diese Emissionen? Kann man sie vermindern, indem man auf Bodenbearbeitung bei der Umwandlung verzichtet? Diesen Fragen gehen wir in zwei Feldversuchen in Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein nach.

Böden sind der größte terrestrische Speicher für Kohlenstoff und sie besitzen deshalb eine besondere Bedeutung für den Klimaschutz. Das DFG-Projekt "Humusvergrabung" analysiert in diesem Zusammenhang die Bedeutung des Eintrags von Humus in Unterböden.

Kompensationsmaßnahmen nach der Eingriffsregelung des Naturschutzgesetzes zielen auf den Ausgleich im Sinne des Natur- und Artenschutzes. Eine Bewertung aus Sicht des Klimaschutzes fehlt bisher.

Verschiedene Pilze können nachweislich über den Prozess der Denitrifikation das Treibhausgas N2O - Lachgas - bilden. Die Bedeutung von Pilzen für die N2O-Emission aus Böden ist dennoch weitgehend ungeklärt.

Aus umwelt- und wirtschaftspolitischen Gründen sollen Kraftstoffe aus Biomasse einen erheblichen Beitrag zur Deckung der Kraftstoffnachfrage in Deutschland und Europa leisten. Rapsöl ist derzeit der wichtigste Rohstoff zur Herstellung von Biodiesel.

Die Deltaregion des Yangtze in China gehört zu den Regionen, die weltweit am stärksten mit Stickstoff belastet sind. Über den Verbleib des reaktiven Stickstoffs weiß man bislang jedoch zu wenig, um effektive Lösungsstrategien zu entwickeln. In diesem Projekt bearbeiten wir dieses Defizit, indem wir neue Untersuchungsmethoden für die Emissionen von N2 und anderen N-Gasen entwickeln.

Deutschland hat sich das Ziel gesetzt, seine Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2020 um 40% zu reduzieren. Dies erfordert auch im Sektor Lanwirtschaft deutliche Emissionsminderungen. Hierzu sind effiziente und konsensfähige Emissionsminderungsstrategien erforderlich.

Treibhausgasemissionen aus Mooren werden stark vom Grundwasserflurabstand beeinflusst. Eine Ableitung der Grundwasserflurabstände aus Fernerkundungsdaten könnte die räumlich und zeitlich differenzierte Abschätzung von THG-Emissionen deutlich verbessern.

Naturnahe Moore sind Lebensraum seltener Arten und erbringen Ökosystemleistungen wie Kohlenstoffspeicherung und Nährstoffretention. Wir arbeiten an einem ressourcenübergreifenden und prognosetauglichen Leitfaden für die Praxis, mit dem Biodiversität und Ökosystemleistungen der Moore bewertet werden können.

Denitrifikation ist eine sehr bedeutende Verlustgröße für reaktiven Stickstoff in Agrarböden. Sie kommt häufig vor, lässt sich kaum vorhersagen und ist bisher unter Feldbedingungen schwer messbar. Können Aussagen über N2-Emissionen durch Denitrifikation abgeleitet werden, wenn man Isotopensignaturen des Lachgases aus dem Boden bestimmt? Diese Frage behandeln wir in kontrollierten Prozessstudien im Labor und im Feld.

Im Projekt NITROSPHERE untersuchen wir den Zusammenhang zwischen atmosphärischer Stickstoffdeposition und dem Treibhausgasaustausch verschiedener Ökosysteme mithilfe neuer Messtechnik (TRANC).

Lassen sich die Treibhausgasemissionen der Landwirtschaft vermindern, wenn Fruchtfolge, Bodenbearbeitung und Düngung im Ackerbau optimiert werden? Mit dieser Frage sind wir an zwei Feldstudien in Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen beteiligt.

Der Einsatz von Pflanzenkohle in landwirtschaftlichen Böden zur Senkung von Nährstoff- und Pestizidauswaschung sowie Treibhausgasemissionen wird in einem breit angelegten Forschungsvorhaben seit 2010 am Thünen-Institut für Agrarklimaschutz untersucht.

Die Emissionsinventare der verschiedenen Länder - etwa die Bilanzen über den jährlichen Ausstoß von Kohlendioxid - folgen verbindlichen internationalen Vorschriften zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung. Denn für Fortschritte in internationalen Verhandlungen zum Klimaschutz sind verlässliche Nachweise über erfolgreiche Maßnahmen zum Klimaschutz sehr wichtig. Unser Projekt entwickelte das Qualitätsmanagement-System für die Sektoren Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Landnutzung im deutschen Emissionsinventar.

Welche Klimafolgen es hat, wenn Land genutzt oder die Nutzungsform geändert wird und welche Klimafolgen mit der Forstwirtschaft einhergehen (LULUCF), ist bisher nur unvollständig Teil der Klimaschutzziele. Für diese Bereiche lassen sich also derzeit auch keine Verpflichtungen beziffern, ihre Emissionen an Treibhausgasen zu vermindern. Die Entscheidung 529/2013/EU will die Berichterstattung im LULUCF-Sektor in Europa harmonisieren und verbessern.

Das Projekt SEACRIFOG ist eine Design-Studie zur Konzeptualisierung eines panafrikanischen Treibhausgas-Beobachtungssystems und fördert die Vernetzung von afrikanischen und europäischen Forschungsinfrastrukturen.

Das Stickstoffmanagement beim Rapsanbau ist von zentraler Bedeutung für die Ökobilanz von Biodiesel aus Raps. Einen Ansatz zur Verbesserung liefern Methoden des "Precision Farming".

Wie wirkt die Erneuerung von Grünland durch Neuansaat auf die N2O Emission und die Nitratauswaschung? Mindern Verfahren der Grünlanderneuerung unerwünschte Emissionen, wenn auf Bodenbearbeitung und Narbenabtötung verzichtet wird? Diesen Fragen gehen wir in zwei Feldstudien in Niedersachsen nach.

Ziel dieser Arbeit ist das bessere Verständnis der Quellprozesse von N2O-Emissionen aus Böden. Mittels Isotopenanalyse und Inhibitionsversuchen soll zwischen N2O aus pilzlicher und bakterieller Denitrifikation unterschieden werden.

Dünger aus der Landwirtschaft belasten das Grundwasser und Oberflächengewässer. Die Belastung mit Nitrat-Stickstoff wird durch Denitrifikation vermindert. Um regionale Denitrifikationsmodelle zu prüfen, quantifizieren wir erstmals die Denitrifikation im Grundwasserkörper direkt.

Gedränte Moore stellen mit 2-5% der deutschen Treibhausgasemissionen die größte Einzelquelle außerhalb des Energiesektors dar. Damit gelten erhöhte Anforderungen für die Berichterstattung gemäß Klimarahmenkonvention, die jedoch derzeit aufgrund lückenhafter Emissionsdaten und fehlender Regionalisierungsverfahren nicht erfüllt werden können.

Im Rahmen des EU Forschungsverbundes MACSUR werden die Einflüsse von Bodennutzung und Klimaänderung auf die Humusgehalte landwirtschaftlicher Standorte Europas untersucht und in die Prognosen zur Entwicklung der Flächenproduktivität integriert.

Landwirtschaftliche Nutzung, Torfabbau und Wiedervernässung beeinflussen den Stoffhaushalt von Moorstandorten. In diesem Projekt wurden Einflussfaktoren auf Konzentrationen von Stickstoff und gelöstem organischen Kohlenstoff untersucht.

Kleegras wird im organischen Landbau in die Fruchfolgen integriert, um die Bodenfruchtbarkeit zu steigern. Durch die symbiotische Stickstofffixierung versorgt es die Fruchtfolge mit Stickstoff.