Boden und Klimawandel

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Article Veröffentlicht 21.09.2015 Zuletzt geändert 11.07.2016 16:12
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Der Boden ist ein wichtiges — und oft vernachlässigtes — Element im Klimasystem. Er ist nach den Ozeanen der zweitgrößte Kohlenstoffspeicher oder die zweitgrößte „Senke“. In Abhängigkeit von der Region kann der Klimawandel dazu führen, dass mehr Kohlenstoff in Pflanzen und dem Boden gespeichert wird (aufgrund von Pflanzenwuchs) oder, dass mehr Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die Wiederherstellung von bedeutenden Ökosystemen auf dem Land und eine nachhaltige Flächennutzung in städtischen und ländlichen Gebieten können helfen, den Klimawandel abzuschwächen und uns an ihn anzupassen.

 Image © EEA

Der Klimawandel wird oft als ein Phänomen betrachtet, das sich in der Atmosphäre abspielt. Schließlich entziehen Pflanzen der Atmosphäre durch Photosynthese Kohlenstoff. Allerdings wirkt sich atmosphärischer Kohlenstoff auch auf den Boden aus, weil Kohlenstoff, der nicht für das überirdische Wachstum von Pflanzen verwendet wird, über die Wurzeln der Pflanze verteilt und im Boden abgelagert wird. Wird dieser Prozess nicht gestört, kann der Kohlenstoff stabil werden und für Tausende von Jahren eingelagert bleiben. Gesunde Böden können somit den Klimawandel abmildern.

Was die Einlagerung von Kohlenstoff betrifft, sind jedoch nicht alle Böden gleich. Die kohlenstoffreichsten Böden sind Torfmoore, die am häufigsten in Nordeuropa, dem Vereinigten Königreich und Irland zu finden sind. Wiesenböden speichern ebenfalls hohe Mengen an Kohlenstoff pro Hektar. Im Unterschied dazu enthält der Boden in warmen und trockenen Gebieten in Südeuropa weniger Kohlenstoff.

Der Klimawandel belastet den Boden

In einigen Teilen Europas könnten höhere Temperaturen zu einem verstärkten Pflanzenwuchs und einer stärkeren Kohlenstoffablagerung im Boden führen. Allerdings können höhere Temperaturen ebenfalls den Abbau und die Mineralisierung der organischen Stoffe im Boden erhöhen und somit den organischen Kohlenstoffgehalt reduzieren.

In anderen Gebieten wird der Abbau der kohlenstoffhaltigen organischen Stoffe in stabilen Torfmooren aufgrund des niedrigen Sauerstoffgehalts im Wasser verhindert. Wenn solche Gebiete austrocknen, können die organischen Stoffe sich schnell zersetzen und Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre freisetzen.

Es gibt bereits Anzeichen dafür, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Böden durch steigende Temperaturen und Veränderungen der Niederschlagsmuster beeinträchtigt wird. Zukunftsprognosen zeigen, dass sich dieser Prozess im Zeitraum von 2021 bis 2050 fortsetzen könnte, und zwar mit einer grundlegenden Veränderung der Bodenfeuchtigkeit im Sommer in weiten Teilen Europas: für die Mittelmeerregion wird ein signifikanter Rückgang und für Nordosteuropa ein gewisser Anstieg der Bodenfeuchtigkeit erwartet.

Die ansteigende Kohlendioxidkonzentration in unserer Atmosphäre kann Mikroben im Boden veranlassen, organische Stoffe schneller zu zersetzen und so potenziell sogar noch mehr Kohlendioxid freizusetzen. Die Freisetzung der Treibhausgase aus dem Boden ist schätzungsweise im hohen Norden Europas und in Russland von Bedeutung, wo durch die Erwärmung von Dauerfrostböden große Mengen an Methan, einem Treibhausgas, das sehr viel stärker ist als Kohlendioxid, freigesetzt werden.

Es ist nicht eindeutig, wie sich die allgemeinen Auswirkungen gestalten werden, da verschiedene Regionen verschiedene Mengen an Treibhausgasen absorbieren und freisetzen. Allerdings besteht das eindeutige Risiko, dass ein sich erwärmendes Klima zu einer verstärkten Freisetzung von Treibhausgasen führen kann, wodurch das Klima durch eine sich selbst verstärkende Spirale zusätzlich erwärmt wird.

Land- und Forstwirtschaft zur Bewahrung des Kohlenstoffs im Boden

Der Klimawandel ist nicht der einzige Faktor, der die Böden von einer Kohlenstoffsenke in eine Emissionsquelle verwandeln kann. Die Art und Weise unserer Landbewirtschaftung hat ebenfalls einen deutlichen Einfluss auf die Kohlenstoffmenge, die der Boden speichern kann.

Gegenwärtig steigt der Kohlenstoffbestand der europäischen Wälder aufgrund von Veränderungen bei der Waldbewirtschaftung und durch Umweltveränderungen. Ungefähr die Hälfte dieses Kohlenstoffbestands ist in Waldböden eingelagert. Werden Wälder jedoch beschädigt oder abgeholzt, wird der durch den Wald gespeicherte Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre freigesetzt. In diesem Fall können Wälder zu Verursachern von Kohlenstoff in der Atmosphäre werden.

Es ist bekannt, dass das Pflügen des Bodens auf landwirtschaftlichen Nutzflächen zur Beschleunigung des Abbaus und der Mineralisierung organischer Stoffe beiträgt. Um den Kohlenstoff und die Nährstoffe im Boden zu halten, schlagen Forscher vor, die Bodenbearbeitung zu reduzieren und die Landwirtschaft mit komplexen Fruchtfolgen zu betreiben, indem sogenannte „Deckfruchtkulturen" verwendet und Pflanzenrückstände auf der Bodenoberfläche zurückgelassen werden. Vor und während der Pflanzarbeiten auf der Oberfläche hinterlassene Pflanzenrückstände können vor Bodenerosion schützen. Ein solcher Schutz ist angesichts dessen, dass die Herausbildung von nur ein paar Zentimetern Boden tausende von Jahren in Anspruch nehmen kann, von grundlegender Bedeutung. Eine verringerte Bodenbearbeitung beinhaltet ein vermindertes Brechen und Wenden des Bodens. Allerdings sind Methoden, bei denen der Boden weniger oder gar nicht bearbeitet wird, oft mit einem stärkeren Einsatz von chemischen Düngemitteln verbunden, die andere negative Auswirkungen auf die Umwelt haben können.

Auf ähnliche Weise kann die ökologische Landwirtschaft durch die Verwendung von Naturdünger den organischen Kohlenstoff im Boden tief unter der Oberfläche wieder aufbauen. Die ökologische Landwirtschaft hat zusätzlich den Vorteil, Treibhausgasemissionen zu reduzieren, weil keine chemischen Düngemittel verwendet werden. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen schätzt, dass bei ökologischen Landwirtschaftssystemen die CO2 Emissionen pro Hektar um 48 % bis 66 % geringer sind, als bei konventionellen Systemen.

Interessanterweise können sogar bestimmte Formen der Biokraftstofferzeugung den im Boden gespeicherten Kohlenstoff reduzieren. In einer kürzlich erschienenen Studie wurde nachgewiesen, dass aus Maisrückständen erzeugte Biokraftstoffe die Treibhausgasemissionen insgesamt erhöhen können, da die organische Substanz als Kraftstoff verbrannt wird, anstatt dem Boden wieder zugeführt zu werden.

Insgesamt bietet die Einführung von angemessenen Praktiken für die Land- und Forstwirtschaft ein gewaltiges Potenzial für die Wiederherstellung des Bodens und die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre.

Schutz der Städte durch Boden

Nachdem im Jahr 2002 Häuser im belgischen Dorf Velm bei Sint-Truiden fünfmal mit Schlammwasser überflutet worden waren, übten die Anwohner Druck auf die örtliche Gemeinde aus, etwas dagegen zu unternehmen. Überschwemmungen mit Schlammwasser waren in diesem Gebiet wiederholt zum Problem geworden, weil Wasser von kahlen Äckern ablief und Sediment mit sich beförderte. Um dieses Problem zu lösen, befassten sich die Behörden mit dem Boden, um die Häuser zu schützen. Sie führten eine Reihe von Maßnahmen ein, wie die Pflanzung von Deckfruchtkulturen im Winter, wenn der Boden unbedeckt war und daher ein Überschwemmungsrisiko bestand. Sie ließen außerdem Pflanzenrückstände auf den Feldern zurück, um die Erosion zu reduzieren. Solche Maßnahmen zur Wiederherstellung natürlicher Systeme haben zwischen 2002 und heute trotz mehrerer heftiger Niederschlagsereignisse erfolgreich Schlammüberschwemmungen vorgebeugt.

Die Regulierung und Prävention von Überschwemmungen ist lediglich eine der „Dienstleistungen", die ein gesunder Boden bereitstellt. Es könnte sein, dass wir uns mehr und mehr auf diese Dienstleistung verlassen müssen, wenn extreme Wetterereignisse wie Überschwemmungen häufiger und schwerwiegender werden.

Die Bodenqualität entscheidet auf vielfältige Weise darüber, wie der Klimawandel sich auf uns auswirken wird. Ein durchlässiger Boden kann auch vor Hitzewellen schützen, indem er große Wassermengen aufnimmt und die Temperaturen niedrig hält. Dieser letzte Punkt ist insbesondere in Städten von Bedeutung, wo undurchlässige Oberflächen (Bodenversieglung) einen „Wärmeinseleffekt" hervorrufen können.

Mehrere europäische Städte versuchen, diese Bodenfunktionen zu nutzen. Beispielsweise wurde in Madrid der Gomeznarro Park mit neuen durchlässigen Oberflächen, Vegetation und einem unterirdischen Wasserspeicher wiederhergestellt. Diese Lösung wurde an anderen Standorten in Madrid und in Spanien kopiert.

Wiederherstellung der Ökosysteme

Der jüngste Beleg ist eindeutig: Die Wiederherstellung bestimmter Ökosysteme kann die Kohlenstoffabscheidung aus der Atmosphäre begünstigen. Beispielsweise hat sich die aktive Wiederherstellung von Torfmooren als erfolgreiche Reaktion auf den Verlust von organischem Kohlenstoff aufgrund des zur Energieerzeugung betriebenen Torfabbaus erwiesen.

Der schnellste Weg zur Erhöhung des organischen Kohlenstoffs in bewirtschafteten Böden besteht gemäß einer Studie der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission in der Verwandlung von Ackerland in Wiesen.

Unglücklicherweise scheinen neueste Trends in die entgegengesetzte Richtung zu gehen. Zwischen 1990 und 2012 verkleinerte sich das Gebiet mit Ackerland, dauerhaftem Pflanzenbewuchs, Weideland und naturnaher Vegetation in Europa. Konkret führte die „Landnahme" in Europa zu einem Verlust von 0,81 % der Produktionskapazität des Ackerlands, da zwischen 1990 und 2006 Felder in Städte, Straßen und andere Infrastruktur umgewandelt wurden. Solche städtischen Entwicklungsprojekte beinhalten häufig die Bodenversieglung mit einer undurchlässigen Schicht. Abgesehen von Bedenken bezüglich der Lebensmittelsicherheit bedeutet dies auch, dass in Europa eine reduzierte Kapazität zur Speicherung von organischem Kohlenstoff, zur Prävention von Überschwemmungen und zum Halten der Temperaturen auf einem niedrigen Niveau besteht.

Bei einer richtigen Bewirtschaftung kann der Boden uns bei der Reduzierung der Treibhausgase und der Anpassung an die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels unterstützen. Versäumen wir es jedoch, uns um den Boden zu kümmern, könnten wir die mit dem Klimawandel verbundenen Probleme schnell verschärfen.

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