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Die Messung von Tagesgängen der Kohlenstoffdioxid-Flüsse mit manuellen Hauben startet vor Sonnenaufgang (Großes Moor bei Gifhorn, 04:45 Uhr).
© Thünen-Institut/AK
Die Messung von Tagesgängen der Kohlenstoffdioxid-Flüsse mit manuellen Hauben startet vor Sonnenaufgang (Großes Moor bei Gifhorn, 04:45 Uhr).
Institut für

AK Agrarklimaschutz

Projekt

Moorbodenmonitoring für den Klimaschutz


Federführendes Institut AK Institut für Agrarklimaschutz

© Thünen-Institut/AK

Aufbau eines deutschlandweiten Moorbodenmonitorings für den Klimaschutz - Offenland

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.

Hintergrund und Zielsetzung

Trotz des geringen Flächenanteils von ungefähr 5 % der Landesfläche tragen entwässerte Moore und weitere organische Böden zu ungefähr 6,7 % der Treibhaugasbilanz Deutschlands aus. Kohlendioxid (CO2) macht dabei derzeit einen Großteil (> 90 %) der Emissionen aus.

Organische Böden nehmen 6,7% der landwirtschaftlichen Nutzfläche ein, verursachen aber 44% zur Treibhausgasbilanz des Sektors Landwirtschaft und der landwirtschaftlich genutzten Böden, die im Sektor Landnutzung, Landnutzungsänderungen und Forstwirtschaft (LULUCF) berichtet werden. In Kombination mit sehr hohen Vorräten an organischem Bodenkohlenstoff haben Moore daher eine große Bedeutung für den Klimaschutz. Für die Umsetzung und Evaluierung der im Aktionsprogramm Klimaschutz 2020 und Klimaschutzplan 2050 verankerten Maßnahmen zum Schutz von Moorböden ist eine Verbesserung der Datengrundlage notwendig. Diese umfasst neben der Ermittlung des Status quo auch die Bewertung von möglichen Minderungsmaßnahmen durch klassische Wiedervernässung, eine „nasse Nutzung“ der Moore („Paludikultur“) oder angepasstes Wassermanagement. Um steigenden Anforderungen an die Emissionsberichterstattung gerecht zu werden, ist zudem eine Entwicklung von adäquaten dynamischen Modellen notwendig. Hieraus ergeben sich für das Moorbodenmonitoring folgende Ziele:

  • Langfristige, deutschlandweit konsistente und räumliche repräsentative Abschätzung der CO2-Emissionen für die Emissionsberichterstattung
  • Verbesserung des Verständnisses von Steuerfaktoren sowie des Zusammenhangs zwischen Geländehöhenänderungen und Änderungen des Kohlenstoffvorrats
  • Entwicklung verbesserter Regionalisierungsansätze für Steuerfaktoren und CO2-Emissionen
  • Bewertung von Minderungsmaßnahmen und Szenarienentwicklung

Vorgehensweise

Lebende Moore wachsen über Jahrtausende sehr langsam in die Höhe. Der umgekehrte und sehr viel schnellere Prozess, d.h. der Verlust an Torf aus drainierten land- und forstwirtschaftlich genutzten organischen Böden ist in der Landschaft langfristig als Geländehöhenänderung erkennbar und messbar. Dieser Höhenverlust setzt sich aus verschiedenen physikalischen und biogeochemischen Prozessen (Sackung, Schrumpfung und Mineralisation) zusammen, wobei nur die Mineralisation zu klimawirksamen CO2-Verlusten führt. Das Monitoring muss die Prozesse trennen, indem parallel zum Höhenverlust auch Informationen zum Bodenprofil mit regelmäßigen Beprobungen und zu Steuergrößen wie dem Grundwasserstand gesammelt und Modelle entwickelt werden.

Basis des Moorbodenmonitorings im Offenland wird ein Messnetz aus etwa 150 Standorten bilden. Die Auswahl erfolgt repräsentativ hinsichtlich Moortyp (z.B. Hochmoor, Niedermoor) und Landnutzung (z.B. Grünland, Acker, Wiedervernässung). Durch das Einbinden von Versuchsstandorten zu Minderungsmaßnahmen sowie Standorten weiterer Monitoringprogramme (z.B. ICOS-D) sollen Synergieeffekte geschaffen werden.

Neben der Erfassung bodenkundlicher und hydrologischer Parameter steht eine regelmäßige Höhenmessung auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen im Zentrum der Arbeiten auf Standortebene. Zur Trennung zwischen physikalischen und biogeochemischen Prozessen soll ein Schrumpfungsmodell für organische Böden parametrisiert und nach Laborversuchen auf Feldstandorte angewendet werden.

Die Regionalisierung umfasst eine Aktualisierung und verbesserte bodenphysikalische und bodenchemische Parametrisierung der derzeit in der Emissionsberichterstattung verwendeten „Karte Organischer Böden“, eine dynamische Regionalisierung von Grundwasserflurabständen sowie letztendlich Änderungen des Kohlenstoffvorrats. Dabei soll auch der Einsatz von Fernerkundungsdaten zur Verbesserung der flächenhaften Abschätzung von Geländehöhenänderungen und Grundwasserflurabständen getestet werden.

Maßnahmenflächen werden über eine Kombination von Fernerkundungsmethoden und einer Zusammenführung verstreut vorliegender Datenbanken identifiziert. Anhand der auf Standortebene aufgenommen Daten werden szenarienfähige Modelle für „Moortypen“ und Maßnahmen entwickelt bzw. angepasst. Ergebnisse dieser Modelle finden ebenfalls Eingang in die Regionalisierung. Aus der Kombination von Modellen und räumlichen Daten lassen sich sowohl CO2-Emissionen räumlich abbilden („Emissionskarten“) und Maßnahmeneffekte abschätzen. 

Publikationen

  1. 0

    Wittnebel M, Frank S, Tiemeyer B (2023) Aktualisierte Kulisse organischer Böden in Deutschland. Braunschweig: Thünen-Institut für Agrarklimaschutz, 2 p, Project Brief Thünen Inst 2023/25, DOI:10.3220/PB1683114247000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn066303.pdf

  2. 1

    Wittnebel M, Frank S, Tiemeyer B (2023) Aktualisierte Kulisse organischer Böden in Deutschland. Braunschweig: Johann Heinrich von Thünen-Institut, 78 p, Thünen Working Paper 212, DOI:10.3220/WP1683180852000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn066305.pdf

  3. 2

    Wittnebel M, Frank S, Tiemeyer B (2023) Aktualisierte Kulisse organischer Böden in Deutschland [Datenpublikation] [online]. 1 Geopackage, 16 CSV-Dateien, 3 PDF-Dateien, 2 PNG-Dateien, 1 TXT-Datei. Göttingen: Open Agrar Repositorium, zu finden in <https://www.openagrar.de/receive/openagrar_mods_00087123> [zitiert am 30.06.2023], DOI:10.3220/DATA20230510130443-0

  4. 3

    Seidel R, Dettmann U, Tiemeyer B (2023) Reviewing and analyzing shrinkage of peat and other organic soils in relation to selected soil properties. Vadose Zone J 22(5):e20264, DOI:10.1002/vzj2.20264

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn066608.pdf

  5. 4

    Tiemeyer B, Dettmann U, Piayda A, Frank S (2022) Aufbau eines deutschlandweiten Moorbodenmonitorings für den Klimaschutz (MoMoK) - Teil 1: Offenland. Braunschweig: Thünen-Institut für Agrarklimaschutz, 2 p, Project Brief Thünen Inst 2022/38, DOI:10.3220/PB1667294290000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn065526.pdf

  6. 5

    Tiemeyer B, Dettmann U, Piayda A, Frank S (2022) Establishment of a German peatland monitoring programme for climate protection (MoMoK) - Part 1: Open Land. Braunschweig: Thünen Institute of Climate-Smart Agriculture, 1 p, Project Brief Thünen Inst 2022/38a, DOI:10.3220/PB1667294659000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn065527.pdf

  7. 6

    Dettmann U, Frank S, Wittnebel M, Piayda A, Tiemeyer B (2022) How to take volume-based peat samples down to mineral soil? Geoderma 427:116132, DOI:10.1016/j.geoderma.2022.116132

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn065374.pdf

  8. 7

    Frank S, Dettmann U, Heidkamp A, Piayda A, Oehmke W, Tiemeyer B (2022) Methodenhandbuch zu den Gelände- und Laborarbeiten für den Aufbau des deutschlandweiten Moorbodenmonitorings für den Klimaschutz (MoMoK) – Teil 1: Offenland, Version 1.0. Braunschweig: Johann Heinrich von Thünen-Institut, 111 p, Thünen Working Paper 199, DOI:10.3220/WP1661764883000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn065255.pdf

  9. 8

    Dettmann U, Kraft NN, Rech R, Heidkamp A, Tiemeyer B (2021) Analysis of peat soil organic carbon, total nitrogen, soil water content and basal respiration: Is there a ‘best’ drying temperature? Geoderma 403:115231, DOI:10.1016/j.geoderma.2021.115231

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn063648.pdf

  10. 9

    Wittnebel M, Tiemeyer B, Dettmann U (2021) Peat and other organic soils under agricultural use in Germany: Properties and challenges for classification [online]. Mires Peat 27:19, zu finden in <http://mires-and-peat.net/modules/download_gallery/dlc.php?file=405&id=1628187927> [zitiert am 11.08.2021], DOI:10.19189/MaP.2020.SJ.StA.2093

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn063812.pdf

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