Humusaufbau und Kohlenstoffspeicherung durch Beweidung

Ergebnisse aus dem bayerischen KUHMUS Projekt

 

von David R. Piatka, Michael Dannenmann, Martin Wiesmeier, Vanessa Karger, Monika Zehetmeier

Grünlandböden – auch zukünftig reich an Bodenkohlenstoff?

Grünlandböden sind im Vergleich zu Ackerböden meist reich an Humus und darin gebundenem organischem Kohlenstoff (Corg), wodurch hohe Produktivität Hand in Hand gehen mit Filterkapazität und Grundwasserschutz, sowie Wasserretention und Hochwasserschutz. Hohe Humusgehalte im Grünland erklären sich meist aus kühl-feuchtem Klima in den bergigen Grünlandregionen, historischer organischer Düngung mit C-reichem Festmist und dauerhafter intensiver Durchwurzelung. Der Klimawandel sowie intensivierte Bewirtschaftung mit Gülle und Mineraldünger können zu einem Abbau von Humus führen und somit zu einem Verlust bei den oben aufgeführten Bodenfunktionen. Im Umkehrschluss können Landwirte aber durch besonders humusfördernde Grünlandbewirtschaftung diesem Trend entgegenwirken und den Humusabbau stoppen oder sogar eine neue C-Senke schaffen. Eine solche Treibhausgas (THG)-Senke könnte auch hilfreich für die Vermarktung der Produkte von Grünlandbetrieben und Molkereien sein. Aber mit welcher Bewirtschaftung funktioniert Humusaufbau? Beweidung mit Rindern – in Bayern wesentlicher Teil der Grünlandbewirtschaftung – wird häufig ein großes Potenzial zugeschrieben, zusätzlichen Corg zu speichern. Jedoch war die Datenlage hierzu gering, und die vorhandenen internationalen Studien zeigen kontroverse Ergebnisse mit geringer Übertragbarkeit für das bayerische Grünland.

Humusveränderungen laufen sehr langsam ab und können daher meist nicht innerhalb weniger Jahre gemessen werden.

Ein Blick in die Bodenvergangenheit weist den Weg in zukünftige humusfördernde Grünlandwirtschaft

Humusveränderungen laufen sehr langsam ab und können daher meist nicht innerhalb weniger Jahre gemessen werden. Im StMELF geförderten Projekt „KUHMUS-Beweidung“ haben Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (Campus Alpin in Garmisch-Partenkirchen) und der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) einen Blick auf den aktuellen Zustand von Grünlandböden geworfen, um humusfördernde Bewirtschaftungsmaßnahmen im Grünland für die Zukunft zu identifizieren. Sie untersuchten in bayerischen Grünland-Betrieben gepaarte Praxis-Flächen auf mineralischen Böden, die seit mindestens 15 Jahren entweder überwiegend beweidet oder geschnitten und mit Gülle gedüngt wurde.

Entweder passendes Bild aus dem Wochenblatt ARitkel oder andere Bildunterschrift :
Rammkernsondierung auf gepaarten Flächen. Im Vordergrund die Weidefläche, im Hintergrund die Schnittfläche

Nach welcher Methode wurde wo untersucht?

Die Untersuchungen wurden an Standorten zwischen Voralpen und Bayerischer Wald durchgeführt mit insgesamt 17 benachbarten Flächenpaaren.

Auf jeder Fläche wurden fünf Bohrungen mit Rammkernsonden bis zu 0,5 m Tiefe durchgeführt, um die Corg-Speicher zu quantifizieren.

Die Ergebnisse verblüffen durch ihre Eindeutigkeit.
Für sämtliche Vergleichsflächen fanden sich höhere Corg-Vorräte auf den beweideten Flächen im Vergleich zu den Schnittflächen.

Beweidungseffekte auf Humus – ein eindeutiges Bild

Die Ergebnisse verblüffen durch ihre Eindeutigkeit. Für sämtliche Vergleichsflächen fanden sich höhere Corg-Vorräte auf den beweideten Flächen im Vergleich zu den Schnittflächen mit Unterschieden von 8.3 – 32.3 (im Mittel 23,2 ±10,1) t C pro ha. Unter Berücksichtigung der Zeit seit Start der Bewirtschaftungsunterschiede (15-40 Jahre) ergab dies pro Jahr um 0,3 – 2,1 (im Mittel 0,9 ± 0,25) t C pro ha statistisch signifikant erhöhte Corg-Menge auf den Weideflächen. Bemerkenswerterweise waren diese positiven Beweidungseffekte unabhängig von der Beweidungsintensität (extensive Standweide bis intensive Kurzrasenweide) und von Betriebsform (biologisch/konventionell).

Die deutlichsten Bodenkohlenstoffzuwächse wurden im Rahmen eines Alm-Wiederbeweidungsexperimentes gefunden. Auf der 1955 aufgelassenen und seit 2018 extensiv wiederbeweideten Brunnenkopfalm wurde ein Corg-Aufbau von 2,4 t C pro ha und Jahr gemessen im Vergleich zu unbeweideten Kontrollflächen. Dies ging einher mit beweidungsbedingt erhöhter Artenvielfalt der Pflanzen, während keine nennenswerte Nitrat-Belastung im Boden und im entwässernden Bach auftrat.

Hast du ein gutes Bild?

Wie erklärt sich die humusfördernde Wirkung der Beweidung?

Hier wirken mehrere Mechanismen. Neben dem direkten C-Eintrag durch Exkremente und Urin kann Beweidung auch die Artenvielfalt der Vegetation und des Bodenmikrobioms, sowie das Pflanzenwachstum erhöhen, wodurch die Photosyntheseleistung gesteigert und mehr Wurzeln im Boden gebildet werden, über die mehr atmosphärischer C in den Boden gelangt. Ein wesentlicher Faktor kann auch die Humusbildung aus dem direkten Eintreten von Vegetation in den Boden sein.

Die hier vorgestellten Ergebnisse machen deutlich, dass THG-Minderung über Corg-Veränderungen im Grünland nicht nur für Moorböden, sondern auch für mineralische Böden möglich ist.

Kuh im Portrait blickt in die Ferne

Hier bräuchten wir noch ein gutes Bild

Auswirkungen des beweidungsgesteuerten Humusaufbaus auf die betriebliche Treibhausgasbilanz

Mit dem LfL Klima-Check Landwirtschaft können landwirtschaftliche Betriebe in Bayern ihre gesamtbetrieblichen und produktbezogenen Emissionen berechnen, allerdings ohne bisher Corg-Veränderungen zu berücksichtigen. Der beweidungsbedingte Corg-Aufbau pro Betrieb, der sich in unserer Studie gezeigt hat, kann in CO<sub>2</sub>-Äquivalente umgerechnet und den betrieblichen Emissionen gegenübergestellt werden. Die Schaffung einer neuen Corg-Senke auf der Brunnenkopfalm mit nur 7 Rindern auf 7 ha Fläche reduzierte z.B. die betrieblichen THG-Emissionen des kleinen Grünlandbetriebes (ha Fläche, Anzahl Rinder) um etwa 1/3 und senkte die produktbezogenen THG-Emissionen von 1,4 auf 1,0 kg CO2-Äquivalente pro kg Milch. Für die im KUHMUS-Projekt untersuchten Praxisflächen ist letztlich nicht ganz klar, inwieweit höhere Corg-Speicher bei Beweidung durch ein Stoppen von Corg-Abbau oder durch tatsächlichen SOC-Aufbau (Soil Organic Carbon)  herrühren, wobei beides gleichermaßen wünschenswert ist. Die ermittelten relativen Corg-Veränderungen entsprechen CO2-Äquivalenten von 1,0 bis 7,6 t pro ha und Jahr. Zum Vergleich: die mittleren THG-Emissionen pro Milchkuh von 16 untersuchten Betrieben im Voralpengebiet betrugen ca. 10 t CO2-Äquivalente pro Jahr. Damit entsprechen die gemessenen positiven Corg-Veränderungen durch Beweidung pro ha etwa 10-75% der Treibhausgasemissionen einer Milchkuh. Dies verdeutlicht das große Potenzial für die THG-Einsparung durch Umstellung auf Beweidung auf mineralischen Böden. Sobald Corg-Veränderungen für die betriebliche und produktbezogene THG-Bewertung herangezogen werden, müssen jedoch alle betrieblichen Flächen mit ihrer Bewirtschaftungsweise herangezogen werden. Diese schließt auch organische Böden ein, wo große THG-Emissionen durch Corg-Abbau in entwässerten Mooren stattfinden, aber durch Wiedervernässung auch große Einsparungen an THG-Emissionen möglich sind.

Die hier vorgestellten Ergebnisse machen deutlich, dass THG-Minderung über Corg-Veränderungen im Grünland nicht nur für Moorböden, sondern auch für mineralische Böden möglich ist.

 

Aufgrund der überragenden Bedeutung von Humus für ökonomische wie ökologische Bodenfunktionen und Bodengesundheit ist humusfördernde Grünlandwirtschaft aber auch jenseits der betrieblichen Treibhausgasbilanz erstrebenswert, um das bayerische Grünland auch in Zukunft produktiv und nachhaltig bewirtschaften zu können.

Grasende Weidekühe im Nebel

Artikel Autor:innen

 

Dr. David R. Piatka
promovierte 2022 an der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg zum Thema Sauerstoff- und Kohlenstoffkreislauf in Süßwasserökosystemen. Seitdem ist er als Postdoktorand am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in Garmisch-Partenkirchen tätig. Er befasst sich vor allem mit Treibhausgasemissionen aus Land- und Gewässerökosystemen sowie mit der Frage, wie sich die Beweidung auf die Kohlenstoffspeicherung in Grünlandböden auswirkt.

 

 

Michael Dannenmann

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