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Humus für Bodenfruchtbarkeit und Klimaschutz

Dossier

Global speichern Böden rund viermal so viel Kohlenstoff wie die oberirdische Vegetation und mehr als doppelt so viel wie die Atmosphäre. Humus, die organische Bodensubstanz, spielt dabei eine wichtige Rolle.


Zu beinahe 60 % besteht Humus aus Kohlenstoff, der somit das wichtigste Element der organischen Bodensubstanz ist. Alle abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Stoffe im Boden sowie deren Umwandlungsprodukte zählen zum Humus. Sein Gehalt und seine Zusammensetzung sind wesentliche Parameter für die Bodenfruchtbarkeit: Humus hat positive Wirkungen auf die Ertragsfähigkeit und Ertragssicherheit der Böden.

Höhere Humusgehalte können das Wasserspeichervermögen und somit dessen Verfügbarkeit erhöhen. Durch eine verbesserte Bodenstruktur kann die Bodenbearbeitung erleichtert werden, womit Energie eingespart wird, und der Abtrag von Oberboden durch Wind und Wasser (Erosion) verringert werden. Durch ihre dunkle Farbe erwärmen sich humusreiche Böden im Frühjahr schneller und fördern damit das Pflanzenwachstum.

Humus hat viele Funktionen

Abbildung 1: Bildung und Abbau von Humus sowie die Einstellung eines standort-
abhängigen Humusgleich-
gewichts werden beeinflusst von Klimafaktoren, Bewirt-
schaftung und Bodeneigen-
schaften – hier vereinfacht schematisch dargestellt. (© Thünen-Institut)

Doch Humus hat auch eine Bedeutung für das Klima: Sinkt der Vorrat an organischem Kohlenstoff im Boden, wird das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) freigesetzt, nimmt der Vorrat zu, wird CO2-Kohlenstoff gebunden. Wichtig für den Klimaschutz ist daher insbesondere der langfristig stabile Humus.

Deutschland hat sich in mehreren internationalen Vereinbarungen zum Klimaschutz und zur
Treibhausgas-Emissionsberichterstattung verpflichtet. Das betrifft auch die Sektoren Landwirtschaft, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft. Hierbei werden alle Veränderungen des Vorrates an organischem Kohlenstoff im Boden bilanziert.

Bodentiere und unzählige Mikroorganismen (Pilze und Bakterien) nutzen Humus als Nahrung und Energiequelle und leisten zusammen seine Zersetzung. Der überwiegende Teil des organischen Kohlenstoffs wird dabei vollständig abgebaut und als CO2 freigesetzt. Ein kleiner Teil wird jedoch stabilisiert, z. B. durch Einbau in Bodenaggregate, und bleibt so langfristig im Boden gespeichert. Bodenorganismen haben also einen entscheidenden Einfluss: Ihre Aktivität ist eng mit den positiven Wirkungen des Humus auf die Bodenfruchtbarkeit und mit der Funktion des Bodens als CO2-Kohlenstoffquelle und -senke verbunden.

Wie hoch der Humusgehalt im Boden ist, ergibt sich aus dem komplexen Zusammenspiel zwischen der Menge und Zusammensetzung des Eintrags organischer Substanzen sowie deren Umsetzung, Zersetzung und Stabilisierung im Boden (Abbildung 1).

Land- und forstwirtschaftliche Böden speichern 5 Milliarden Tonnen Kohlenstoff

Neben dem Klima, der Vegetation, dem Grundwasserstand sowie den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens wird der Vorrat an Humus im Boden auch durch die Nutzung des Menschen beeinflusst und ist mitunter sehr variabel in Raum und Zeit (Abbildung 2 und 3).

In Deutschland beträgt die aktuelle Speicherleistung für organischen Kohlenstoff von Boden (0-90 cm) und Vegetation in Wald und Landwirtschaft zusammen rund 5 Milliarden Tonnen (Abbildung 4). Den höchsten Anteil hieran haben landwirtschaftlich genutzte Böden mit rund 2,4 Milliarden Tonnen organischen Kohlenstoff in den oberen 90 cm. Im Mineralboden der Wälder sind rund 1,3 Milliarden Tonnen organischer Kohlenstoff gespeichert.

Der Humus in landwirtschaftlich genutzten Böden bevorratet damit mehr als doppelt so viel Kohlenstoff wie alle Bäume in den Wäldern Deutschlands zusammen. Dies ist in erster Linie auf den größeren Anteil landwirtschaftlich genutzter Flächen im Vergleich zur Waldfläche zurückzuführen (Abbildung 4, rechts).

Größte Kohlenstoffvorräte unter Dauergrünland

Bezogen auf einen Hektar und 0-90 cm Bodentiefe ergibt sich folgendes Bild: Die deutlich größten Vorräte an organischem Kohlenstoff weisen mit 181 Tonnen Böden unter Dauergrünland auf, gefolgt von Waldböden mit 100 Tonnen (BMEL 2016, Wellbrock et al. 2017) und knapp dahinter Ackerböden mit 95 Tonnen. Der hohe Vorrat an organischem Kohlenstoff in landwirtschaftlich genutzten Böden wird hauptsächlich durch die Tiefgründigkeit der Böden und die vielen grundwasserbeeinflussten Böden mit sehr hohen Kohlenstoffvorräten (z. B. Moorböden und moorähnliche Böden) verursacht.

Die Bedeutung dieser Vorräte im Kontext Klimaschutz wird deutlich, wenn sie in Bezug zu den aktuellen CO2-Emissionen Deutschlands (0,2 Milliarden Tonnen CO2-Kohlenstoff in 2016, Umweltbundesamt 2018) gesetzt werden: Die Wald- und Agrarökosysteme speichern zusammen so viel organischen Kohlenstoff wie Deutschland bei derzeitigem Emissionsniveau in 23 Jahren als CO2 emittiert.

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Zum 284-seitigen Abschlussbericht: Thünen Report 64

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