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Kurzfassung Band 66

Steinmann, Thomas (2016): Langfristige Entwicklung der Gesamt-Kohlenstoffgehalte und labilen Kohlenstoff-Fraktionen in Ackerböden Nordrhein-Westfalens 105 S.

 

Kurzfassung BBA 66

Organisch gebundener Kohlenstoff (Corg) ist essentieller Bestandteil fruchtbarer Böden und unterstützt verschiedene elementare Funktionen des Bodens; dennoch weist die Forschung einen Rückstand auf, besonders im Hinblick auf die Entwicklung standortspezifischer Corg-Niveaus und deren zeitliche Stabilität. Das Ziel meiner Arbeit war es, i) die Reaktion verschiedener Corg-Pools auf das Bewirtschaftungsmanagement aufzuklären, ii) die Veränderungen der Corg-Vorräte und der entsprechenden Pool-Zusammensetzung für fruchtbare Ackerböden in der vieharmen Region Köln-Bonn nachzuvollziehen, und iii) die zeitliche Entwicklung und den aktuellen Status der Corg-Gehalte in Ackerböden unterschiedlicher geografischer Regionen in Nordrhein-Westfalen (NRW) auszuwerten.


Um die saisonale Dynamik verschiedener Corg-Pools zu verfolgen, habe ich zwei Ackerflächen mit gegensätzlichen Humusgehalten über ein Jahr hinweg in einem zweimonatigen Abstand beprobt und anschließend die Böden nach Partikelgröße, Dichte und kalt- und warmwasserextrahierbaren Kohlenstoff-Pools fraktioniert. Um die zeitliche Entwicklung der Corg-Pools zu analysieren, nutzte ich 268 Ackerflächen in der Köln-Bonner Region, die im Jahr 2005 und 2013 bis zu einer Tiefe von 60 cm beprobt wurden; die Veränderungen der Corg-Vorräte und bei 38 ausgewählten Flächen auch die Veränderungen in den Partikelgrößen-Fraktionen setzte ich in Bezug zu den jeweiligen Bewirtschaftungsdaten. Schlussendlich wertete ich mehr als 32.000 Corg-Daten aus ganz NRW aus, um die zeitliche Entwicklung der Corg-Gehalte auf Ackerflächen von 1979 bis 2015 zu analysieren.
Bei der saisonalen Dynamik der Corg-Pools spiegelten die Veränderungen der organischen Substanz mit Grobsand-Größe (POM1) die Bewirtschaftungsmaßnahmen am besten wider, während dieses beim gegebenen Beprobungsintervall weniger deutlich für die Veränderungen der leichten organischen Substanz war. Mit sinkendem äquivalentem Durchmesser der Partikelgrößen-Fraktionen sank ebenfalls die saisonale Variabilität ihrer Corg-Gehalte. Die Gehalte an kalt- und heißwasserlöslichem Kohlenstoff blieben über das Jahr nahezu konstant; wahrscheinlich waren die zeitlichen Veränderungen dieser Fraktionen zu dynamisch, um sie mit einem zweimonatigen Beprobungsintervall wiedergeben zu können. Insgesamt gab es auch keinen signifikanten Zusammenhang zwischen den Gehalten und der zeitlichen Variabilität der verschiedenen Corg-Fraktionen, was darauf hindeutet, dass die Informationen über die Corg-Poolgröße und deren Veränderungen methodenspezifisch bleiben.
Die Untersuchungen in Ackerböden der Köln-Bonner Region zeigen an, dass die Corg-Gehalte im Oberboden im Verlauf von acht Jahren (2005-2013) signifikant angestiegen sind, während sie im Unterboden signifikant abgenommen haben. Interessanterweise basierten diese Verschiebungen auf Veränderungen der mineralgebundenen organischen Substanz und nicht auf Veränderungen der organischen Substanz des Pools mit Sandgröße. Weil die Lagerungsdichte im Beobachtungszeitraum abgenommen hat, wies auch der Corg-Vorrat in den oberen 60 cm nach Korrektur durch die Äquivalent-Bodenmassen-Methode einen Verlust von 0,6 t ha-1 a-1 auf. Diese Corg-Verluste traten auf, obwohl die entsprechende Humusbilanz von ungefähr 20 kg C ha-1 a-1 für den Zeitraum 2003 bis 2005 auf etwa 133 kg C ha-1 a-1 für den gesamten Zeitraum von 2005 bis 2013 angestiegen war. Die Zunahme basierte überwiegend auf einer höheren organischen Düngung und einem vermehrten Zwischenfruchtanbau.

 

Um besser verstehen zu können, warum die Corg-Niveaus trotz der guten fachlichen Praxis und der positiven Humusbilanzen gesunken sind, habe ich Corg-Daten aus Gesamt-NRW ausgewertet. Die Analyse zeigte, dass die Corg-Gehalte in den 1980igern angestiegen sind und in der Folge von 1988 bis 2015 exponentiell abgenommen haben. Ein neues Fließgleichgewicht wurde noch nicht erreicht. Vieharme Regionen wiesen sowohl einen stärkeren Anstieg als auch einen schnelleren Verlust an organischer Substanz auf als Regionen mit hoher Viehdichte. Die Gesamtdaten korrelieren mit Veränderungen der Grünlandfläche, welche sich hauptsächlich zwischen 1970 und 1990 in NRW um fast 360.000 ha verringerte.
Zusammenfassend kann konstatiert werden, dass es keinen Zusammenhang zwischen verschiedenen labilen Corg-Pools gibt, dass aber die Partikelgrößen-Fraktionierung für das Erkennen früher Veränderungen, z.B. bedingt durch das Management, geeigneter ist. Insgesamt war die Entwicklung der Corg-Vorräte und Gehalte jedoch nicht korreliert mit den aktuellen Bewirtschaftungsdaten. Ich folgerte, dass vorangegangene Veränderungen der Landnutzung, insbesondere Grünlandumbruch, immer noch die Entwicklung der Corg-Niveaus in Ackerböden der Köln-Bonner Region und in Gesamt-Nordrhein-Westfalen beeinflussen. Deshalb bestehen derzeit geringe Chancen,  die laufenden Corg-Verluste durch eine veränderte Bewirtschaftung zu verhindern.
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