Klimafreundliche und bodenschonende Landnutzung auf Mooren?

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1 Klimafreundliche und bodenschonende Landnutzung auf Mooren? Jürgen Augustin BMEL/ZALF Veranstaltung zum internationalen Jahr des Bodens, Berlin 23. November 2015 Moore - terrestrische Standorte mit den höchsten C- und N- Vorräten bis zu 5000 t C und bis zu 120 t N pro ha (10 bis 100 mal höher als in Mineralböden) ca. 25% der globalen C- und N- Vorräte in Böden Quelle: Parish et al

2 Entwässerte Niedermoore eine besonders starke Quelle von Treibhausgasen? > 95% der Niedermoore entwässert erhöhte C/N Dynamik im Torfkörper erhöhte Freisetzung von Treibhausgasen? Succow 1988 Erhöhte Klimawirkung nach Entwässerung? Ungestörtes Moor Keine Klimawirkung Entwässertes Moor mit Landnutzung Negative Klimawirkung? CO 2 CH 4 CO 2 N 2 O Grundwasserstand Nach M. Giebels 2011 Grundwasserstand 2

3 Rhin-Havelluch flachgründiges, entwässertes Niedermoor mit Grünland- und Ackernutzung Forschungsstation Paulinenaue TG 3 Mögliche Wirkungen differenzierter Nutzung Humusgley Mulmniedermoor < Grünland extensiv neu (bis 2006 Acker) CO 2 - und C- Verluste? Grünland intensiv Grünland extensiv alt Grünland extensiv 3

4 Mögliche Wirkungen differenzierter Nutzung Humusgley Mulmniedermoor < Grünland extensiv neu (bis 2006 Acker) CO 2 - und C- Verluste? CO 2 - und C-Verluste Mais > Grünland Grünland intensiv Grünland extensiv alt Grünland extensiv Auswirkungen extrem starker Schwankungen des Grundwasserstandes? Entwässertes Niedermoor Sommer 2007 und Winter

5 Methodik Langzeitmessung der CO 2 -, N 2 O- und CH 4 -Flüsse als Grundlage für Klimaund Torf-C-Bilanzen + Veränderungen im Torf-C-Vorrat Jährliche Verluste zwischen 2-12 t Torf-C ha -1 a -1 Verluste auf Niedermoor nur leicht höher als auf Humusgley Hoffmann et al. 2016, in preparation 5

6 Einfluss der Nutzung auf Torf-C-Bilanz und Klimawirkung Hohe Torfverluste und stark negative Klimawirkungen bei allen Nutzungsformen Klimawirkung (t CO 2 -Äquival. ha -1 a -1 ) Tendenziell sind negative Wirkungen bei Körnermais am geringsten und bei Intensivwiesen am höchsten Hoffmann et al. 2016, in preparation Dynamische C/N-Vorräte im Torf Schlüssel zur Regulation der CO 2 -Quellen- und -Senkenfunktion (NEE) 86% der Variabilität des NEE wird von Veränderungen des Grundwasserstandes und der dynamischen C-und N- Vorräte erklärt Grundwasserstand und dynamische C/N- Vorräte wirken unterschiedlich Je höher die dynamischen C/N-Vorräte sind, umso stärker ist die CO 2 - Senkenfunktion M. Pohl et al. Dynamic C and N stocks key factors controlling the C gas exchange of maize in a heterogeneous peatland, Biogeosciences

7 Zwischenfazit Landnutzung auf entwässerten Niedermooren Nordostdeutschlands geht mit hoher Klimawirkung (10-50 t CO 2 -Äquiv. ha -1 a -1 ) und starken Torf-C-Verlusten (bis zu 12 t C ha -1 a -1 ) einher Spurengasflüsse, C- und Klimabilanzen extrem variabel, simultan von Bewirtschaftung, Bodentyp und Jahreswitterung (Grundwasserstand) beeinflusst, dynamischen C/N-Vorräten kommt Schlüsselrolle zu C-Verluste und Klimawirkung bei Mais etwas geringer als Grünlandnutzung (Klärung der Ursachen: Prozessforschung) Vermutung Verringerung der C-Verluste und der Klimawirkung nur bei veränderter Nutzung (Anhebung und Regulierung des Grundwasserstandes) möglich Verringerte Klimawirkung nach Wiedervernässung? Ungestört Keine Klimawirkung Entwässert Negative Klimawirkung Wiedervernässt Keine Klimawirkung? CO 2 CH 4 CO 2 N 2 O CO 2 CH 4 Nach M. Giebels 2011 Grundwasserstand 7

8 Klimawirkung der Vernässung (Revitalisierung) von Niedermooren im Gebiet des gesamten Peenetals Eines der größten Flusstalmoore in Mitteleuropa ( ha) Bis 1992 großflächig entwässert und intensiv genutzt Seit 1992 unter Schutz gestellt Moorkonservierung und Revitalisierung durch Extensivierung, Wiedervernässung und Überstau Polder Zarnekow ein überstautes Niedermoorgrasland im Peenetal 8

9 Überraschung: Viel höhere Freisetzung von CH 4 als erwartet! Bis zu 3000 kg CH 4 -C ha -1 a -1 (> Emission auf Reisfeld) kontroverse Diskussion: Führt Überflutung wirklich zur Reduktion der Klimawirkung? Klimawirkung vor und nach der Revitalisierung des Peenetals Signifikante Verringerung, da der Anstieg der Gasflüsse von der überstauten Fläche durch Rückgang der Gasflüsse vom Grünland überkompensiert wurde Emissionsrate vorher (1992) Emissionsrate nachher (2009) Verringerung Verringerung (%) Gesamtemission [t CO 2 Äquiv. a -1 ] Emissionsrate pro Fläche [t CO 2 Äquiv. ha -1 a -1 ] Drösler et al

10 Vermutete Entwicklung der Klimawirkung negative Wirkung positive Wirkung Klimawirkung (kg CO 2 -Äquivalente*ha -1 *a -1 ) Röhricht (nach 5-15 Jahren) Unklar Langfristiger Einfluss nasser Bewirtschaftung wiedervernässter Moore (Paludikultur) Zwischenfazit Überflutung von degradierten und nährstoffreichen Niedermooren kann zum zeitweiligen Anstieg der Klimawirkung führen Ursache: anhaltend hohe CH 4 -Emission, verursacht durch Überflutung in Verbindung mit konstant hohem Vorrat an leicht abbaubaren Pflanzenresten Rückgang der Klimawirkung ist erst nach Ausbreitung von Sumpfpflanzen zu erwarten (Netto-CO 2 -Aufnahme, reduzierte CH 4 -Emission durch Belüftung ) Wie lässt sich erhöhte Klimawirkung nach Renaturierung vermeiden? - Grundwasserspiegel nur bis zur Torfoberfläche anheben - Fördern der Ausbreitung von Sumpfpflanzen - Solides Wissen über Wirkung nasser Bewirtschaftung 10

11 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Entwässerte (und wiedervernässte) Niedermoore können starke Klimawirkung und hohe C-Verluste aufweisen, Ursachen sind aber unterschiedlich Klimawirkung und C-Bilanz werden simultan von Grundwasserstand,, Bewirtschaftung, Witterung und Pflanzen beeinflusst; dynamische C/N- Vorräte haben dabei Schlüsselrolle Eine Verminderung der negativen Wirkungen herkömmlicher Moornutzung scheint möglich, setzt aber solide Kenntnisse (Fachkompetenz) voraus Wie lässt sich das erreichen? Umfassende Analyse der Moorstandorte in Verbindung mit Langzeitmessungen, Prozessstudien, Feldexperimenten und der Entwicklung biogeochemischer Modelle (interdisziplinäres + multiskaliges Vorgehen) Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 11