Um die Effekte des Klimawandels unter realitätsnahen Bedingungen nachzustellen, nutzten die Forschenden Boden-Pflanze-Mesokosmen. Diese Miniaturökosysteme bestehen aus Modulen, die Bodenproben enthalten.
Noelia Garcia-Franco / TUM
Um die Effekte des Klimawandels unter realitätsnahen Bedingungen nachzustellen, nutzten die Forschenden Miniaturökosysteme bestehen aus Modulen, die Bodenproben enthalten. Indem diese sogenannten «Mesokosmen» entlang eines Höhengradienten von höher gelegenen, kühleren Standorten zu niedriger gelegenen, wärmeren Standorten verlagert werden, simulierten die Wissenschaftler den Klimawandel.
Dadurch bildeten die Forschenden nach eigenen eine Erwärmung von bis zu 3 Grad Celsius nach, abhängig von der Differenz in der Höhenlage zwischen den ursprünglichen und den neuen Standorten. «Die detaillierte Untersuchung der Bodenreaktionen auf Klimaveränderungen hilft uns, die langfristigen Auswirkungen auf alpine Graslandökosysteme besser zu verstehen», sagt die Bodenforscherin Dr. Noelia Garcia-Franco in der Mitteilung begleitend zur Studienveröffentlichung.
Die Untersuchung fand auf verschiedenen Flächen in den bayerischen Landkreisen Weilheim-Schongau und Garmisch-Partenkirchen statt. Die Mesokosmen wurden je zur Hälfte intensiv oder extensiv bewirtschaftet, erklären die Forschenden. Das heisse, die Proben wurden beispielsweise unterschiedlich häufig gemäht und mit Gülle gedüngt. Nach vier Jahren seien Bodenproben entnommen worden.
Humusgehalt, Bodenstruktur und Nährstoffspeicher gehen stark zurück
Die Ergebnisse zeigten: Durch die Temperaturerhöhung von 2 und 3 Grad ging der Humusgehalt rapide und stark zurück, wobei der Rückgang bei extensivem Management noch stärker ausgeprägt war. Unter extensiver Bewirtschaftung verlor der Boden bei 3 Grad Temperaturerhöhung 22 Prozent an Humus, 14 Prozent bei 2 Grad. Bei intensiver Bewirtschaftung betrug der Humustverlust unter diesen Bedingungen 11 Prozent.
Wie die Forscher schreiben, konnte intensivere organische Düngung den Verlust organischer Masse teilweise kompensieren. Insgesamt beeinträchtigte die erhöhte Temperatur die Bodenstruktur erheblich. Die Erdklumpen, aus denen der Boden bestehe, werden destabilisiert und als Folge wird die organische Bodensubstanz immer stärker abgebaut. «Die Grösse der Bodenklumpen könnte ein Frühwarnsignal für den drohenden Verlust von Humus und Bodenstruktur sein», sagt Garcia-Franco gemäss der Mitteilung. Ebenso beobachteten die Forschenden, dass die Bodenvorräte des wichtigen Pflanzennährstoffs Stickstoffs zurückgingen.
Bedeutende Kohlenstoffspeicher bedroht
Insbesondere in zentral- und nordeuropäischen Bergregionen schreitet der Klimawandel schneller voran als in anderen Gebieten, wird in der Mittelung erklärt. So sei die durchschnittliche Jahrestemperatur in den europäischen Alpen seit den 1980er Jahren um zwei Grad gestiegen. Die besondere Kombination aus hohen Niederschlägen und niedriger Durchschnittstemperatur führe dazu, dass die Böden dort besonders viel Kohlenstoff als Humus speichern.
Warum dies so wichtig ist, erläutern die Forscher im Folgenden: Grasland im Alpen- und Voralpenraum ist eines der grössten Reservoirs von bodengebundenem organischem Kohlenstoff in Zentraleuropa. Höhere Temperaturen steigern jedoch die Aktivität der Mikroorganismen im Boden, insbesondere in den Wintermonaten. Humus wird dadurch schneller abgebaut und als CO2 freigesetzt. Bergwiesen erfüllen wichtige ökonomische und ökologische Funktionen: Sie produzieren grosse Mengen hochwertiges Tierfutter und spielen eine wesentliche Rolle dabei, Wasser und Nährstoffe zu speichern sowie eine hohe Vielfalt an Pflanzen und Bodenorganismen zu erhalten. Der Klimawandel könnte diese Funktionen langfristig beeinträchtigen.
Fazit:
- Klimawandel wirkt sich negativ auf Humusgehalt, Bodenstruktur und Stickstoffspeicher aus
- Organische Düngung mit Gülle kann den Effekt teilweise kompensieren
- Grösse der Bodenklumpen kann Frühwarnsignal für Bodenabbau sein
-> Die Studie ist unter diesem Link zu finden.
Weitere Informationen zur Studie
Das Deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte das Projekt «Nachhaltige Nutzung alpiner und voralpiner Graslandböden im Klimawandel» (SUSALPS) im Rahmen des Programms «Boden als nachhaltige Ressource» (BonaRes).
Die Studie wurde gemeinsam von der Technische Universität München TUM, der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft, der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften, Universität Hohenheim, Universität Bayreuth, dem Landwirtschaftlichen Zentrum Baden-Württemberg Aulendorf, dem Helmholtz Zentrum München sowie dem Karlsruher Institut für Technologie durchgeführt.
Kommentare (1)