CAFAMORE – CArbon FArming MOnitoring and REgistry

Hintergrund und Zielsetzung

Carbon Farming bezeichnet die Anwendung bestimmter landwirtschaftlicher Maßnahmen mit dem Ziel, atmosphärisches CO₂ durch den Aufbau von Bodenkohlenstoff langfristig im Boden zu speichern. Im Rahmen der CRCF-Richtlinie soll dieser zusätzlich akkumulierte Bodenkohlenstoff mit sogenannten CO₂-Zertifikaten anrechenbar gemacht werden, um einen Handel auf freiwilligen Kohlenstoffmärkten zu ermöglichen. Dies erfordert jedoch die Erhebung großer Mengen von räumlichen und zeitlichen Bodeninformationen, um die Wirksamkeit sowie die Unsicherheiten der implementierten Maßnahmen zu bestimmen. 

Die Berechnung von Bodenkohlenstoffvorräten basiert maßgeblich auf dem Bodenkohlenstoffgehalt und der Lagerungsdichte des Bodens. Beide unterliegen einer hohen saisonalen und räumlichen Variabilität. Die Variabilität dieser grundlegenden Parameter führt zu hohen Unsicherheiten bei der Bestimmung der Bodenkohlenstoffvorratsänderungen (Menge Kohlenstoff je Hektar für eine gegebene Tiefe). Solche Unsicherheiten lösen kontroverse Diskussionen auf politischer, wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Ebene darüber aus, ob Carbon Farming eine verlässliche Klimaschutzmaßnahme darstellt oder die Gefahr von „Greenwashing“ besteht. Des Weiteren ist unklar wie und ob eine Dauerhaftigkeit dieses Bodenkohlenstoffs besteht, also die Frage, ob eine langfristige Bindung des sequestrierten Kohlenstoffs im Boden möglich ist, auch unter dem Einfluss der sich konstant verändernden Klimabedingungen.

Ziel des Projekts CAFAMORE am Thünen-Institut für Agrarklimaschutz ist es daher, mittels robuster Methoden die Unsicherheiten in der Bestimmung des Bodenkohlenstoffvorrats zu minimieren und die Grundlage für ein verlässliches Monitoring der Carbon Farming Maßnahmen zu schaffen. In Kooperation mit Schweizer Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL) (https://www.fibl.org/de/standorte/schweiz/departemente/bodenwissenschaften/bodenfruchtbarkeit-klima) sowie Agricarbon aus Schottland (https://www.agricarbon.co.uk) werden Untersuchungen durchgeführt, um die räumliche und zeitliche Varianz des Bodenkohlenstoffs zu quantifizieren. Des Weiteren ist das Ziel einen  Permanenz-Index zu erarbeiten, der Aufschluss über die Stabilität und Langlebigkeit der Kohlenstoffvorräte gibt. Um die Effektivität der Maßnahmen abzuschätzen, müssen ebenfalls Informationen über den Status quo, also die Entwicklung des Bodenkohlenstoffs ohne die Implementierung von Carbon Farming („Baseline“), abgeschätzt werden. Diese Arbeiten zur Baseline werden in Kooperation mit dem belgischem Projektpartner Instituut voor Landbouw-, Visserij- & Voedingsonderzoek (ILVO) (https://pureportal.ilvo.be/en/projects/koolstoflandbouw-monitoring-en-registratie/) durchgeführt.

Des Weiteren werden in CAFAMORE die Möglichkeiten untersucht, die Veränderungen der Kohlenstoffvorräte mittels Fernerkundung zu verifizieren. Dies könnte die großflächige Erfassung erleichtern und die Verlässlichkeit der CO₂-Zertifikte erhöhen. Gemeinsam mit der institutsübergreifenden Thünen-Fernerkundung (ThEO) (https://www.thuenen.de/de/thuenen-institut/verbundstrukturen/thuenen-fernerkundung) werden somit Methoden weiterentwickelt, welche es ermöglichen, Veränderungen der Bodenkohlenstoffvorräte auf Basis von Satellitendaten nachzuweisen. (siehe DOI:10.1111/gcb.17608).

Vorgehensweise

Auf zehn Standorten um Braunschweig werden über einen Zeitraum von zwei Jahren alle vier bis sechs Wochen Bodenproben bis in 50 cm Tiefe entnommen und auf Lagerungsdichte und Kohlenstoffgehalt analysiert. Diese detaillierte Beprobung erlaubt die Saisonalität und Variabilität der Kohlenstoffvorräte abzubilden. Die untersuchten Standorte unterscheiden sich sowohl im Hinblick auf ihre Bodentextur (sandig – schluffig – lehmig – tonig) als auch auf die Bodenbearbeitung (konventionell – Mulchsaat – Direktsaat) und decken somit einen breiten Bewirtschaftungsgradienten ab. Zur Ergänzung der Probenahme werden weitere analytische Methoden wie Spektroskopie im mittleren Infrarotbereich und Kohlenstofffraktionierung genutzt, um die stabilen und labilen Kohlenstoffpools zu bestimmen und Rückschlüsse auf die Permanenz des sequestrierten Kohlenstoffs zu ziehen.

Zusätzlich zu den Untersuchungen im Feld wird mit den Daten der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW) sowie weiterer Bodendauerbeobachtungsflächen getestet, inwieweit die Sequestrierung von Bodenkohlenstoff auf Grundlage von Satellitendaten abgeleitet werden kann. Hierzu werden Veränderungen in der Bodenreflektanz ausgewertet und in den Zusammenhang der Referenzdaten gebracht, um raum-zeitliche Bodenkohlenstoffmodelle zu kalibrieren und flächendeckende Karten zu generieren.